Problema de rotura del arnés de conexión EPB

Análisis y contramedidas del problema de rotura del freno de estacionamiento electrónico. (EPB) arnés de conexión
I. Causas de rotura
‌Material y diseño estructural insuficientes‌
El material del alambre tiene un tamaño de grano demasiado bajo o la funda protectora exterior tiene un índice volumétrico demasiado alto., lo que resulta en un rendimiento insuficiente contra la fatiga por flexión‌.
El número de núcleos del mazo de cables es demasiado pequeño, y el estrés a largo plazo es propenso a causar riesgo de rotura‌.
‌Lugar de instalación e impacto ambiental‌
El arnés EPB se instala mayoritariamente en la zona de suspensión del chasis del vehículo., que es susceptible al impacto externo, vibración o tensión de flexión‌.
La exposición prolongada a altas temperaturas y ambientes húmedos puede acelerar el envejecimiento del arnés., causando que la capa de aislamiento se vuelva quebradiza o que el alambre de metal se corroa y se rompa‌.
‌Fatiga mecánica y pérdida de uso‌
Doblado repetido, El estiramiento y otras acciones durante la conducción del vehículo pueden causar fatiga y fractura del cable dentro del arnés..
El conector del arnés está flojo o mal fijado, exacerbando la concentración de estrés local‌.

Freno de estacionamiento eléctrico (EPB) mazo de cables

EPB no se publica:
El EPB no puede liberar después de haber sido contratado, haciendo que el vehículo permanezca parado.
Lámpara indicadora de mal funcionamiento (MIL):
Una luz de advertencia en el tablero puede indicar un problema con el sistema EPB.
Mensajes de servicio:
La pantalla del automóvil puede mostrar mensajes relacionados con el sistema EPB fallando o que requiere servicio.
Arnés suelto o dañado:
Inspeccione el mazo de cables en busca de signos de daño., como deshilacharse, cables rotos, o corrosión.
Conexiones sueltas:
Verifique si hay conexiones sueltas en el arnés., especialmente en los conectores.
Solución de problemas y reparación:
Inspección visual:
Examine cuidadosamente el mazo de cables a lo largo del módulo EPB., incluyendo los conectores y cables.
Prueba de continuidad:
Utilice un multímetro para probar la continuidad de los cables en el arnés.. Si hay una interrupción en el circuito, el multímetro mostrará una resistencia alta o un “OL” (fuera de los limites) lectura, según Advance Auto Parts.
Reemplazo del conector:
Si un conector está dañado o corroído, considere reemplazarlo por uno nuevo, según la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (.gobierno).
Reemplazo del arnés:
Si el arnés está muy dañado, Puede ser necesario reemplazar todo el arnés..
Asistencia profesional:
Si no está seguro de diagnosticar o reparar el arnés, lo mejor es consultar a un mecanico calificado.

Freno de estacionamiento eléctrico (EPB) & La retención automática no funciona & EPB Auto Hold Luz de freno de estacionamiento

II. Solución
‌Optimizar la estructura y el material del arnés‌
Aumentar el tamaño de grano del conductor de cobre., aumentar el número de núcleos, y reducir la tasa volumétrica de la funda protectora para mejorar la capacidad anti-flexión‌. Utilice una estructura de blindaje multicapa o un material de funda flexible para reducir el efecto directo de la tensión externa en el cable..
‌Reemplazar o reparar arneses rotos ‌Verificar el punto de rotura del arnés, reparar o reemplazar la pieza dañada, y asegúrese de que el conector sea estable y no tenga un mal contacto. ‌ ‌Detección profesional y reinicio del sistema ‌ Utilice un instrumento de diagnóstico para leer el código de falla del sistema EPB, Confirme la falla relacionada con el arnés y realice un reinicio del software.. ‌ Si la interrupción provoca la interrupción de la transmisión de la señal, Los parámetros del sistema deben recalibrarse a través de la ECU.. ‌
III. Medidas preventivas ‌Inspección y mantenimiento periódicos ‌ Centrarse en comprobar el estado de fijación y la integridad de la apariencia del arnés del chasis para evitar daños causados ​​por holgura o fricción.. ‌ Optimizar el proceso de diseño e instalación ‌ En la etapa de diseño del vehículo, planificar la dirección del arnés razonablemente, Evite áreas de vibración de alta frecuencia., y adoptar un diseño redundante anti-flexión. ‌ ‌Evite la flexión excesiva y el impacto de fuerzas externas ‌ Reduzca la carga mecánica sobre el arnés durante curvas cerradas y caminos con baches en el uso diario para extender la vida útil ‌

Si el problema no se puede resolver por medios convencionales, Se recomienda ponerse en contacto con una organización de mantenimiento profesional para una inspección y reparación sistemáticas para evitar riesgos de seguridad causados ​​por la operación autónoma..

Apuntando al problema de rotura del mazo de cables EPB de un automóvil en la prueba de flexión simulada del vehículo real. En este artículo, Los ingenieros de mazos de cables analizan exhaustivamente los factores relacionados con la fractura de cables., y combinar métodos de análisis experimentales para analizar y evaluar la confiabilidad de los cables de mazos de cables EPB automotrices contra la fractura por fatiga por flexión.. Se proponen varias soluciones y se estudian sus efectos de implementación.. Los resultados muestran que es más práctico optimizar el tamaño de grano del conductor de cobre y la estructura del cable., aumentar el número de cables centrales, y reducir la relación de volumen de la funda protectora exterior del cable. Puede reducir eficazmente la probabilidad de rotura del cable del mazo de cables EPB del automóvil..

0 Prefacio
Con el rápido desarrollo de la industria del automóvil., La seguridad del automóvil es el primer indicador del diseño y fabricación de automóviles.. Utilizando tecnología moderna y medios avanzados., Varias formas y soluciones posibles para mejorar aún más la seguridad pueden hacer que los automóviles como medio de transporte sean más seguros.. Como sistema de frenado, El sistema PEB es un sistema de seguridad importante y un factor importante en la medición de los estándares de seguridad del automóvil.. La amplia aplicación de los sistemas de estacionamiento electrónico EPB en automóviles juega un papel importante en la mejora de la seguridad y la comodidad de conducción de los automóviles.. El mazo de cables del EPB es una parte integral del sistema., y su confiabilidad afecta directamente la confiabilidad de todo el sistema EPB automotriz. Este artículo estudia principalmente la confiabilidad de los mazos de cables EPB automotrices contra flexión y fractura..
Como parte del mazo de cables del automóvil., El mazo de cables EPB para automóviles integra cables EPB y cables ABS y se instala en el área de suspensión del chasis de la carrocería.. Esta pieza está sujeta tanto a impactos como a corrosión desde el exterior de la carrocería., así como una gran cantidad de movimiento mecánico del brazo oscilante longitudinal. Por lo tanto, PEB impone altos requisitos a la resistencia a la flexión del mazo de cables. Cuando el automóvil está conduciendo debido a condiciones irregulares del camino., El movimiento del brazo oscilante longitudinal en el sistema de suspensión del chasis de la carrocería hace que el mazo de cables del EPB se doble continuamente con alta frecuencia., haciendo que los cables en esta sección se doblen y rompan. Este modo de falla es el foco de este artículo..
Cifra 1, Entorno de trabajo del arnés de cableado EPB automotriz y estructura del sistema EPB
EPB automotriz (Freno de estacionamiento eléctrico) system es la abreviatura de sistema electrónico de aparcamiento. Reemplaza el tradicional freno de mano de palanca pero es más seguro y no cambia el efecto de frenado debido a la fuerza del conductor.. Convierta el freno de mano tradicional de palanca en un botón al alcance de la mano. Es una tecnología que realiza el freno de estacionamiento mediante control electrónico..
El sistema incluye pulsador EPB., unidad de control electrónico ECU, Arnés de cableado EPB automotriz y arnés de cableado ABS, Sensor de velocidad ABS, motor de freno, mecanismo de engranaje reductor y pinza de freno y otros componentes. El sensor de velocidad ABS convierte la señal de velocidad del vehículo detectada durante la conducción en una señal eléctrica, y transmite la señal eléctrica a la ECU a través del mazo de cables del EPB. Luego, la ECU emite instrucciones para controlar las pinzas de freno para frenar las ruedas.. El mazo de cables EPB desempeña el papel de puente para transmitir señales eléctricas..

2 Fenómenos de flexión y fractura del alambre EPB y factores relacionados.
2.1 Fenómeno de rotura de cables
El mazo de cables del EPB se fija al brazo de soporte y al brazo oscilante longitudinal del chasis de la carrocería a través de fundas de goma del mazo de cables., hebillas de plastico, soportes y otras partes. Cuando el auto esta conduciendo, Las ruedas suben y bajan debido a la superficie irregular de la carretera., lo que hace que el brazo oscilante longitudinal del chasis realice un movimiento alternativo similar a un péndulo alrededor del punto fijo de la viga de soporte de la carrocería..
La prueba de flexión del mazo de cables EPB simula el movimiento del mazo de cables en el entorno real del vehículo., Flexión y oscilación a una frecuencia de 2,5 Hz en el rango de -30 °C a temperatura normal.. La prueba requiere que el mazo de cables se doble varias veces durante la vida útil requerida para garantizar que no se dañe la apariencia del mazo de cables ni se interrumpa la señal.. La prueba de flexión encontró que la posición de rotura del mazo de cables estaba cerca del punto fijo de la sección móvil..

Cifra 2, Rotura del mazo de cables y vista en sección transversal
Las fotografías de la ubicación de la fractura y la sección transversal del conductor durante la prueba muestran que la superficie de fractura del alambre central tiene una sección transversal plana y una sección transversal redondeada similar a la de una bala.. Muestra que el conductor de cobre está sujeto tanto a fuerzas cortantes como a fuerzas de tracción cuando se somete a fuerzas externas..
2.2 Análisis de fuerzas de conductores.
Cuando el vehículo está conduciendo, El mazo de cables EPB es tirado por el brazo oscilante longitudinal del chasis de la carrocería para formar curvas simétricas de alta frecuencia., causando flexión local, deformación y daño a los cables. La acumulación de deformación plástica cíclica local es la causa fundamental del daño por fatiga del metal.. Su forma de flexión y análisis de tensión son los siguientes..
Cifra 3 Principio de flexión del mazo de cables y diagrama de fuerza.
Los hilos de cobre están muy estirados y deformados en la zona exterior del arco., y se forma una deformación por extrusión mutua en el área interior del arco..
① Fuerza de tracción axial F1: Los golpes del vehículo hacen que el brazo oscilante longitudinal oscile hacia arriba y hacia abajo, y el mazo de cables se tira en una dirección determinada y se dobla. Durante este proceso se forma un ángulo ∠a., y la fuerza de tracción F genera una fuerza de tracción axial F1 en la dirección ∠a; F1=F*Cos a, y la disminución en el ángulo a hará que la fuerza de tracción axial F1 aumente.
② Fuerza cortante radial F2: El mazo de cables se tira en una dirección determinada y se dobla., formando un ángulo ∠a. La fuerza de tracción F produce una fuerza componente en la dirección ∠a, cual es la fuerza cortante F2; F2=F*sen a, y el aumento en el ángulo de a hará que la fuerza cortante F2 aumente. Las fuerzas de tensión y cizallamiento alternas y repetidas provocan una ligera deformación del alambre central.. La superposición de cientos de miles de pequeñas deformaciones conduce en última instancia al modo de falla de la fractura por fatiga..

2.3 Material del conductor del mazo de cables EPB
2.3.1 El mazo de cables EPB es un mazo de cables de automóvil., y sus cables están hechos de cables de cobre multipolares. Las propiedades físicas del material de cobre en el cable central determinan las propiedades mecánicas básicas del conductor del mazo de cables EPB.. El cobre es un cristal metálico.. La relación entre el tamaño de los granos y la resistencia del metal muestra que cuanto más pequeños son los granos, mejores serán las propiedades mecánicas del metal, como la resistencia, tenacidad, y plasticidad. El refinamiento del grano es uno de los medios importantes para mejorar las propiedades mecánicas de los metales.. De la relación Hall-Petch:

σy representa el límite elástico del material.;
σ0 representa la resistencia de fricción de la red producida al mover una sola dislocación;
Ky es una constante relacionada con el tipo y naturaleza del material y el tamaño de grano.;
d diámetro medio de grano.
El efecto del refinamiento del grano sobre la resistencia del metal se describe mediante la relación H-P.. La prueba de estructura metalográfica muestra que el tamaño del grano de cristal en la estructura metalográfica del alambre de cobre roto es relativamente grande., el tamaño medio de grano, y la uniformidad de los granos afecta la dureza y resistencia del alambre con núcleo de cobre.. Ver figura 4.

Cifra 4 Diagrama de análisis metalográfico de un cable con núcleo conductor roto.

2.3.2 La proporción de material de cobre en el cable central del mazo de cables EPB afecta el alargamiento en el momento de la rotura del cable central.. Los conductores en este caso utilizan alambres con núcleo estañado., lo que reduce la proporción de cobre en los cables centrales.
Cifra 5 muestra que el alargamiento de rotura del alambre con núcleo de cobre estañado es menor que el del alambre con núcleo de cobre desnudo. El cable con núcleo de cobre galvanizado con alargamiento de rotura reducido reduce la resistencia a la flexión del mazo de cables EPB y aumenta el riesgo de rotura..

Cifra 5 Alargamiento a la rotura de alambres con diferentes recubrimientos.

2.3.3 La estructura del alambre afecta la dureza del alambre., afectando así la resistencia a la flexión del mazo de cables EPB. Cuanto mayor sea el número de cables centrales, cuanto mayor sea la tenacidad general del alambre, que es más propicio para la resistencia del arnés de cables EPB a la fractura por fatiga causada por la flexión. Los cables del mazo de cables del EPB en este caso incluyen 2 2.5alambres de cobre mm2 y 2 0.5alambres de cobre mm2.
Entre ellos, el diámetro del núcleo del cable de 0,5 mm2 es de 0,15 mm, y el numero es 28. El número de hilos centrales es demasiado pequeño y el diámetro es demasiado grande., que afecta las propiedades mecánicas generales del conductor.

2.4 Análisis de la capa protectora exterior del mazo de cables EPB
El cable integrado del arnés EPB roto contenía cuatro conductores y una capa protectora exterior de material de PVC.. Su capa protectora está estrechamente unida a los cuatro cables., casi como un cuerpo rígido. El análisis muestra que los cuatro cables dentro de la capa protectora exterior carecen de espacio de amortiguación durante el proceso de flexión y son difíciles de expandir o contraer., causando una concentración severa de tensiones y roturas..

2.5 Análisis del punto de instalación del mazo de cables EPB
El mazo de cables del EPB se fija al chasis de la carrocería mediante un ajuste de interferencia mecánica.. Los puntos de montaje están hechos de elastómero de poliuretano PUR., con una dureza del material de 95A. La falta de bordes redondeados., La falta de elasticidad y el efecto amortiguador cuando se somete a fuerza es otro factor que causa la rotura del mazo de cables del EPB.. En este caso, La falta de amortiguación elástica y el efecto de absorción de energía sobre la tensión de flexión provocan una fractura por fatiga debido a la concentración de la tensión de corte en el punto fijo del mazo de cables..

2.6 Análisis de longitud del arnés EPB
Después del análisis de la prueba, La longitud de los cables del mazo de EPB tiene un margen de tamaño limitado en la región dinámica.. Hay tensión evidente en el arnés entre los dos puntos fijos.. Durante el proceso de doblado, mientras el área móvil del mazo de cables está sujeta a tensión, el aumento en el ángulo de flexión intensifica la concentración del esfuerzo cortante, causando que el mazo de cables se rompa.

3 Plan de optimización y experimento.
El diseño y selección de cables del mazo de cables para automóviles debe centrarse en la función y el entorno del mazo de cables.. El mazo de cables EPB está instalado en el área de flexión dinámica del chasis de la carrocería y el sistema de estacionamiento del automóvil determina que el mazo de cables EPB es un mazo de cables especial para automóviles y es una pieza de seguridad.. sugerencias a continuación:
3.1 Defina el tipo de cable según los requisitos de resistencia a la flexión, y seleccione cobre desnudo con gran tamaño de grano y alambres ultraflexibles con una gran cantidad de alambres centrales para cumplir con los requisitos de vida útil de flexión.. Para garantizar la resistencia del cable., El área de sección transversal mínima del cable automotriz no debe ser inferior a 0,5 mm2.. Según norma alemana LV112-1, Elija alambre de cobre desnudo ultraflexible:

3.2 Defina la capa protectora externa y la estructura de la sección transversal del cable en función de los requisitos de tensión para transmitir y canalizar eficazmente la tensión de flexión.. Elija la estructura de alambre más carcasa., y definir el grado de resistencia al desgaste y el grado de temperatura del material.. Establezca razonablemente la relación de volumen de los conductores en la carcasa para que los conductores puedan expandirse y contraerse dentro de un rango pequeño y reducir la concentración de tensión..
3.3 Determine la longitud y la tolerancia de la línea según los requisitos de fuerza.. En términos generales, La longitud de cada parte del mazo de cables del automóvil se determina en función de la ubicación real de los aparatos eléctricos en la carrocería.. La tolerancia real debe tener en cuenta los requisitos del conjunto del mazo de cables y sus problemas de interferencia en condiciones dinámicas y estáticas.. Debido a la influencia de la fuerza cortante durante el movimiento de flexión., La longitud debe ser ligeramente extra según la longitud real de la línea.. En términos generales, la redundancia está entre 3% y 5%.
3.4 Definir los materiales del punto de montaje según los requisitos de tensión.. Reduzca la dureza del material del punto fijo del mazo de cables EPB PUR a 75A, eliminar los bordes en ángulo recto del punto fijo, aumentar el redondeo de las esquinas, reducir la concentración de estrés, y mejorar la vida de resistencia a la flexión.
3.5 Realice una prueba de flexión después de optimizar el arnés EPB como se mencionó anteriormente.. El ángulo de flexión del mazo de cables en el banco disminuyó., y la concentración de estrés se redujo significativamente. Después de que se haya alcanzado toda la prueba de flexión del mazo de cables 1 millones de veces, la apariencia del cable era impecable, no se produjo ninguna rotura, y la transmisión de la señal eléctrica fue normal.
Cifra 6 Sección transversal optimizada y prueba de flexión optimizada.

4 Conclusión
① Las posibles causas de la rotura del mazo de cables del EPB se analizan en profundidad según el lugar donde se rompe el mazo de cables del EPB del automóvil., la sección transversal rota, el material del alambre, y el método de instalación.
② El método experimental se utilizó para realizar un análisis en profundidad de la tensión en la rotura del mazo de cables del EPB y confirmar la causa de la rotura del mazo de cables del EPB..
③ Formule un plan de selección de materiales para los conductores de cobre multipolares del mazo de cables EPB automotriz., y definir los principios para la capa protectora exterior de los conductores., la longitud del mazo de cables en el área de movimiento, y la dureza del material del punto de instalación. Mediante análisis comparativo antes y después de la implementación del plan de mejora, La exactitud del plan de optimización fue verificada y proporcionó una referencia para el análisis y solución de problemas similares..