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Cosa rivela il polverone sulla sicurezza del pedale del freno riguardo agli anelli di contatto conduttivi nei test di sicurezza automobilistici

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Come i test di frenata estrema mettono in luce l’eroe sconosciuto dell’acquisizione dati nel settore automobilistico

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Recentemente, le discussioni nel settore automobilistico relative alle fratture delle staffe dei pedali durante i test di frenata estrema hanno nuovamente richiamato l’attenzione sulla completezza della validazione dello sviluppo dei veicoli. Indipendentemente dal modello specifico o dal piano di prova, lo sviluppo dei sistemi frenanti, del telaio e del gruppo motopropulsore dei veicoli dipende dalla trasmissione di segnali elettrici e di potenza ai componenti rotanti. Gli anelli di contatto conduttivi sono uno dei componenti più comunemente utilizzati per risolvere questo tipo di collegamento elettrico rotante. Di seguito vengono illustrate, esclusivamente dal punto di vista dei test industriali, le posizioni e le funzioni tipiche degli anelli di contatto conduttivi nei test automobilistici.

1. Sensore di forza a sei componenti montato sull’estremità della ruota | Prove di carico su freni e telaio
Installazione: tra il mozzo della ruota e il cerchione; è possibile scegliere tra un anello di contatto conduttivo integrato o una soluzione di telemetria wireless.

Acquisisce forze e momenti multiasse quali la forza frenante longitudinale, il carico verticale, la forza laterale e la coppia frenante, ottenendo il carico effettivo su ciascuna ruota e supportando l’analisi dei carichi sulle sospensioni e sui fusi a snodo, nonché l’acquisizione dello spettro di carico. Allo stesso tempo, trasmette i segnali provenienti dalle termocoppie dei dischi dei freni, dagli estensimetri e dai sensori di accelerazione per monitorare l’aumento di temperatura dei freni, le vibrazioni e gli impatti, dati utilizzati per la valutazione del fading termico, la simulazione della resistenza e la validazione della fatica.

Nota: il carico sulla staffa del pedale deve essere testato separatamente e non può essere ricavato inversamente dalla forza a sei componenti all’estremità della ruota. Non tutti i test sui freni richiedono un sensore di forza a sei componenti e un anello di scorrimento.

2. Anello di contatto per banco prova disco freno / gruppo freno | Convalida della durabilità dei componenti frenanti

Installazione: estremità del mandrino del banco di prova per dischi freno / tamburi freno

Quando l’impianto di prova freni esegue test di durabilità, fatica termica e le prove NVH dei freni, l’anello di contatto trasmette i segnali delle termocoppie e degli estensimetri dal lato rotante all’apparecchiatura fissa di acquisizione dati, monitorando il campo di temperatura del disco del freno e le sollecitazioni delle parti rotanti, valutando la deformazione termica e il rischio di fessurazioni termiche e verificando la stabilità della struttura del freno in condizioni di frenata continua.

I sensori sul lato fisso, come quelli delle pastiglie di frizione, sono solitamente collegati direttamente e non richiedono un anello di contatto.

3. Anello collettore per prove di coppia su semiasse / albero di trasmissione | Prove su trasmissione e giunti frenanti

Installazione: estremità del semiasse o dell’albero di trasmissione (anello collettore per albero cavo o per estremità dell’albero; alcuni modelli sono resistenti alla polvere e all’acqua)

Nei test su strada reale e negli scenari al banco del telaio, acquisisce la coppia dinamica del semiasse e la deformazione torsionale durante le frenate brusche e il funzionamento dell’ABS. Quantifica la trasmissione della coppia di frenata in retromarcia lungo la catena di trasmissione, fornendo una base per l’analisi della resistenza dei punti di collegamento tra la trasmissione e il telaio.

La coppia del semiasse non può rappresentare direttamente il carico sulla staffa del pedale; i due valori devono essere convalidati separatamente.

4. Anello di contatto per gruppo motopropulsore / banco dinamometrico | Prove su sistemi di trazione elettrica e gruppo motopropulsore

Installazione: albero motore, albero di uscita del motore, albero principale del dinamometro

Nelle prove di carico del gruppo motopropulsore, acquisisce dati relativi alla coppia, alla temperatura dei cuscinetti e alle vibrazioni dai componenti rotanti. Per i modelli NEV, viene utilizzato principalmente in condizioni combinate di frenata rigenerativa e frenata idraulica per valutare l’influenza dei carichi di frenata compositi sulla trasmissione.

I carichi compositi della trazione elettrica non vengono trasmessi direttamente al meccanismo del pedale del freno; i loro percorsi meccanici sono indipendenti.

5. Banco di simulazione stradale con accoppiamento degli assi del veicolo completo | Valutazione della durabilità a lungo termine del telaio

Installazione:​ Estremità di carico del fuso, posizione del sensore ruota-fuso

Il laboratorio riproduce gli impatti stradali e i carichi di frenata continui per eseguire prove di durata del telaio. Se all’estremità della ruota viene utilizzato un sensore di forza rotante, l’anello di contatto trasmette i segnali di forza e coppia. Il controllo ad anello chiuso del banco si basa sui sensori integrati negli attuatori; l’anello di contatto non costituisce il nucleo del circuito di controllo.

Informazioni aggiuntive: Componenti simili che possono essere facilmente confusi
· Molla a spirale del volante:​ Assicura la comunicazione rotazionale per il volante e trasmette i segnali relativi all’airbag e ai pulsanti. La sua struttura standard utilizza un cavo flessibile piatto e non si tratta di un anello di contatto conduttivo destinato ai test.
· Motore nella ruota / nel mozzo: i prototipi di sviluppo utilizzano occasionalmente anelli di contatto per trasmettere i segnali dei sensori del rotore; le soluzioni di produzione utilizzano per lo più telemetria wireless o resolver, pertanto gli anelli di contatto non rappresentano la scelta prevalente.

Riepilogo
Il valore fondamentale degli anelli di contatto conduttivi consiste nella trasmissione stabile dell’alimentazione dei sensori e dei segnali deboli in condizioni di rotazione; sono ampiamente utilizzati nei test automobilistici quali la forza a sei componenti all’estremità della ruota, i banchi di prova dei freni, la coppia del semiasse e i banchi dinamometrici. La scelta di utilizzare o meno un anello di contatto e quale specifica selezionare dipende dall’obiettivo e dal piano di prova.