Problema de quebra do chicote de conexão EPB

Análise e contramedidas do problema de quebra do freio de estacionamento eletrônico (EPB) chicote de conexão
EU. Causas de quebra
‌Material e projeto estrutural insuficientes‌
O material do fio tem tamanho de grão muito baixo ou a capa protetora externa tem taxa volumétrica muito alta, resultando em desempenho insuficiente de fadiga anti-flexão‌.
O número de núcleos do chicote de fios é muito pequeno, e o estresse de longo prazo tende a causar risco de quebra‌.
‌Local de instalação e impacto ambiental‌
O chicote EPB é instalado principalmente na área de suspensão do chassi do veículo, que é suscetível a impactos externos, vibração ou tensão de flexão‌.
A exposição prolongada a altas temperaturas e ambientes úmidos pode acelerar o envelhecimento do arnês, fazendo com que a camada de isolamento se torne quebradiça ou o fio de metal corroa e quebre‌.
‌Fadiga mecânica e perda de uso‌
Flexão repetida, alongamento e outras ações durante a condução do veículo podem causar fadiga e fratura do fio dentro do chicote‌.
O conector do chicote está solto ou fixado incorretamente, exacerbando a concentração de estresse local‌.

Freio de estacionamento elétrico (EPB) chicote elétrico

EPB não libera:
O EPB não pode ser liberado após ser acionado, fazendo com que o veículo permaneça parado.
Lâmpada indicadora de mau funcionamento (MIL):
Uma luz de advertência no painel pode indicar um problema com o sistema EPB.
Mensagens de serviço:
O display do carro pode mostrar mensagens relacionadas à falha do sistema EPB ou à necessidade de manutenção.
Arnês solto ou danificado:
Inspecione o chicote elétrico em busca de sinais de danos, como desgastar, fios quebrados, ou corrosão.
Conexões soltas:
Verifique se há conexões soltas no chicote, especialmente nos conectores.
Solução de problemas e reparo:
Inspeção Visual:
Examine cuidadosamente o chicote elétrico ao longo do módulo EPB, incluindo os conectores e fios.
Teste de Continuidade:
Use um multímetro para testar a continuidade dos fios do chicote. Se houver uma interrupção no circuito, o multímetro mostrará uma alta resistência ou um “OL” (fora dos limites) leitura, de acordo com Advance Auto Parts.
Substituição do conector:
Se um conector estiver danificado ou corroído, considere substituí-lo por um novo, de acordo com a Administração Nacional de Segurança de Tráfego Rodoviário (.governo).
Substituição do arnês:
Se o arnês estiver muito danificado, substituir todo o chicote pode ser necessário.
Assistência Profissional:
Se você não tiver certeza sobre como diagnosticar ou reparar o arnês, é melhor consultar um mecânico qualificado.

Freio de estacionamento elétrico (EPB) & Auto Hold não funciona & Luz de freio de estacionamento EPB Auto Hold piscando

Ii. Solução
‌Otimize a estrutura e o material do arnês‌
Aumente o tamanho do grão do condutor de cobre, aumentar o número de núcleos, e reduzir a taxa volumétrica da bainha protetora para aumentar a capacidade anti-dobra‌. Use uma estrutura de blindagem multicamadas ou material de bainha flexível para reduzir o efeito direto do estresse externo no fio.
‌Substitua ou repare chicotes quebrados ‌ Verifique o ponto de ruptura do chicote, reparar ou substituir a peça danificada, e certifique-se de que o conector esteja estável e não tenha mau contato. ‌ ‌Detecção profissional e reinicialização do sistema ‌ Use um instrumento de diagnóstico para ler o código de falha do sistema EPB, confirme a falha relacionada ao chicote e execute uma reinicialização do software. ‌ Se a interrupção causar interrupção na transmissão do sinal, os parâmetros do sistema precisam ser recalibrados através da ECU. ‌
Iii. Medidas preventivas ‌Inspeção e manutenção regulares ‌ Concentre-se na verificação do status de fixação e da integridade da aparência do chicote do chassi para evitar danos causados ​​por folga ou fricção. ‌ Otimize o processo de projeto e instalação ‌ Na fase de projeto do veículo, planeje a direção do arnês razoavelmente, evite áreas de vibração de alta frequência, e adotar design redundante anti-flexão. ‌ ‌Evite flexão excessiva e impacto de força externa ‌ Reduza a carga mecânica no arnês durante curvas fechadas e estradas esburacadas no uso diário para prolongar a vida útil ‌

Se o problema não puder ser resolvido por meios convencionais, recomenda-se entrar em contato com uma organização de manutenção profissional para inspeção e reparo sistemáticos, a fim de evitar riscos de segurança causados ​​pela operação autônoma.

Visando o problema de quebra do chicote elétrico EPB do automóvel no teste de flexão simulado do veículo real. Neste artigo, engenheiros de chicotes elétricos analisam exaustivamente os fatores relacionados à fratura do fio, e combinar métodos de análise experimental para analisar e avaliar a confiabilidade dos fios do chicote elétrico EPB automotivo contra fratura por fadiga por flexão. Diversas soluções são propostas e seus efeitos de implementação estudados. Os resultados mostram que é mais prático otimizar o tamanho do grão do condutor de cobre e a estrutura do fio, aumentar o número de fios centrais, e reduzir a proporção de volume da bainha protetora externa do fio. Pode efetivamente reduzir a probabilidade de quebra do fio do chicote elétrico do automóvel EPB.

0 Prefácio
Com o rápido desenvolvimento da indústria automobilística, a segurança automobilística é o primeiro indicador do design e fabricação de automóveis. Usando tecnologia moderna e meios avançados, várias maneiras e soluções possíveis para melhorar ainda mais a segurança podem tornar os carros como meio de transporte mais seguros. Como sistema de freio, o sistema PEB é um importante sistema de segurança e um fator importante na medição dos padrões de segurança automobilística. A ampla aplicação de sistemas eletrônicos de estacionamento EPB em automóveis desempenha um papel importante na melhoria da segurança e do conforto de condução dos automóveis. O chicote elétrico do EPB é parte integrante do sistema, e sua confiabilidade afeta diretamente a confiabilidade de todo o sistema EPB automotivo. Este artigo estuda principalmente a confiabilidade dos chicotes de fios EPB automotivos contra flexão e fratura..
Como parte do chicote elétrico automotivo, o chicote de fios automotivo EPB integra fios EPB e fios ABS e é instalado na área de suspensão do chassi da carroceria. Esta peça está sujeita a impactos e corrosão do lado de fora da carroceria do carro, bem como uma grande quantidade de movimento mecânico do braço oscilante longitudinal. Portanto, PEB impõe altos requisitos à resistência à flexão do chicote de fios. Quando o carro está dirigindo devido a condições irregulares da estrada, o balanço do braço oscilante longitudinal no sistema de suspensão do chassi da carroceria puxa o chicote de fios do EPB para uma flexão contínua de alta frequência, fazendo com que os fios nesta seção dobrem e quebrem. Este modo de falha é o foco deste artigo.
Figura 1, ambiente de trabalho do chicote elétrico automotivo EPB e estrutura do sistema EPB
EPB automotivo (Freio de estacionamento elétrico) system é a abreviatura de sistema de estacionamento eletrônico. Substitui o tradicional freio de mão por alavanca, mas é mais seguro e não altera o efeito de frenagem devido à força do motorista. Transforme o travão de mão de alavanca tradicional num botão de fácil acesso. É uma tecnologia que realiza freio de estacionamento por controle eletrônico.
O sistema inclui interruptor de botão EPB, unidade de controle eletrônico ECU, chicote elétrico automotivo EPB e chicote elétrico ABS, Sensor de velocidade ABS, motor de freio, mecanismo de engrenagem de redução e pinça de freio e outros componentes. O sensor de velocidade ABS converte o sinal de velocidade do veículo detectado durante a condução do carro em um sinal elétrico, e transmite o sinal elétrico para a ECU através do chicote elétrico do EPB. A ECU então emite instruções para controlar as pinças de freio para frear as rodas. O chicote de fios EPB desempenha o papel de uma ponte para transmissão de sinais elétricos.

2 Fenômenos de flexão e fratura do fio EPB e fatores relacionados
2.1 Fenômeno de quebra de fio
O chicote de fios EPB é fixado ao braço de suporte e ao braço oscilante longitudinal do chassi da carroceria através de bainhas de borracha do chicote de fios, fivelas de plástico, suportes e outras peças. Quando o carro está dirigindo, as rodas sobem e descem devido à superfície irregular da estrada, o que faz com que o braço oscilante longitudinal no chassi faça um movimento alternativo semelhante a um pêndulo em torno do ponto fixo da viga de suporte da carroceria.
O teste de flexão do chicote de fios EPB simula o movimento do chicote de fios no ambiente real do veículo, dobrando e balançando a uma frequência de 2,5 Hz na faixa de -30°C à temperatura normal. O teste exige que o chicote de fios seja dobrado várias vezes dentro da vida útil exigida para garantir que não haja danos à aparência do chicote de fios e nenhuma interrupção do sinal. O teste de flexão descobriu que a posição de ruptura do chicote de fios estava próxima ao ponto fixo da seção móvel.

Figura 2, Quebra do chicote de fios e vista da seção transversal
Fotos do local da fratura e da seção transversal do condutor durante o teste mostram que a superfície de fratura do fio central tem uma seção transversal plana e uma seção transversal arredondada semelhante à de uma bala. Mostra que o condutor de cobre está sujeito tanto à força de cisalhamento quanto à força de tração quando sujeito a forças externas.
2.2 Análise de força do condutor
Quando o veículo está dirigindo, o chicote de fios EPB é puxado pelo braço oscilante longitudinal do chassi da carroceria para formar curvas simétricas de alta frequência, causando flexão local, deformação e danos aos fios. O acúmulo de deformação plástica cíclica local é a causa fundamental dos danos por fadiga do metal. Sua forma de flexão e análise de tensão são as seguintes.
Figura 3 Princípio de flexão do chicote de fios e diagrama de força
Os fios de cobre estão severamente esticados e deformados na área externa do arco, e a deformação de extrusão mútua é formada na área interna do arco.
① Força de tração axial F1: Os impactos do veículo fazem com que o braço oscilante longitudinal balance para cima e para baixo, e o chicote de fios é puxado em uma determinada direção e dobra. Um ângulo ∠a é formado durante este processo, e a força de tração F gera uma força de tração axial F1 na direção ∠a; F1=F*Cos a, e a diminuição do ângulo a fará com que a força de tração axial F1 aumente.
② Força de cisalhamento radial F2: O chicote de fios é puxado em uma determinada direção e dobra, formando um ângulo ∠a. A força de tração F produz uma força componente na direção ∠a, qual é a força cortante F2; F2=F*sen a, e o aumento no ângulo de a fará com que a força cortante F2 aumente. Tensão alternada repetida e forças de cisalhamento causam leve deformação do fio central. A superposição de centenas de milhares de pequenas deformações leva, em última análise, ao modo de falha da fratura por fadiga..

2.3 Material condutor do chicote de fios EPB
2.3.1 O chicote elétrico EPB é um chicote elétrico de automóvel, e seus fios são feitos de fios de cobre multinúcleos. As propriedades físicas do material de cobre no fio central determinam as propriedades mecânicas básicas do condutor do chicote de fios EPB. O cobre é um cristal metálico. A relação entre o tamanho dos grãos e a resistência do metal mostra que quanto menores os grãos, melhores serão as propriedades mecânicas do metal, como resistência, resistência, e plasticidade. O refinamento de grãos é um dos meios importantes para melhorar as propriedades mecânicas dos metais. Da relação Hall-Petch:

σy representa o limite de rendimento do material;
σ0 representa a resistência ao atrito da rede produzida ao mover uma única discordância;
Ky é uma constante relacionada ao tipo e natureza do material e ao tamanho do grão;
d diâmetro médio do grão.
O efeito do refinamento do grão na resistência do metal é descrito pela relação H-P. O teste de estrutura metalográfica mostra que o tamanho do grão cristalino na estrutura metalográfica do fio de cobre quebrado é relativamente grande, o tamanho médio do grão, e a uniformidade dos grãos afetam a tenacidade e a resistência do fio do núcleo de cobre. Veja a figura 4.

Figura 4 Diagrama de análise metalográfica de fio condutor quebrado

2.3.2 A proporção de material de cobre no fio central do chicote de fios EPB afeta o alongamento na ruptura do fio central. Os condutores neste caso usam fios de núcleo estanhado, o que reduz a proporção de cobre nos fios do núcleo.
Figura 5 mostra que o alongamento na ruptura do fio com núcleo de cobre estanhado é menor do que o do fio com núcleo de cobre nu. O fio com núcleo de cobre galvanizado com alongamento reduzido na ruptura reduz a resistência à flexão do chicote de fios EPB e aumenta o risco de quebra.

Figura 5 Alongamento na ruptura de fios com diferentes revestimentos

2.3.3 A estrutura do fio afeta a tenacidade do fio, afetando assim a resistência à flexão do chicote de fios EPB. Quanto maior o número de fios centrais, quanto maior a resistência geral do fio, o que é mais propício à resistência do chicote de fios EPB à fratura por fadiga causada por flexão. Os fios do chicote elétrico do EPB, neste caso, incluem 2 2.5fios de cobre mm2 e 2 0.5fios de cobre mm2.
Entre eles, o diâmetro do núcleo do fio de 0,5 mm2 é 0,15 mm, e o número é 28. O número de fios centrais é muito pequeno e o diâmetro é muito grande, que afeta as propriedades mecânicas gerais do condutor.

2.4 Análise da camada protetora externa do chicote de fios EPB
O cabo integrado do chicote EPB quebrado continha quatro condutores e uma camada protetora externa de material de PVC. Sua camada protetora está intimamente ligada aos quatro fios, quase como um corpo rígido. A análise mostra que os quatro fios dentro da camada protetora externa não possuem espaço tampão durante o processo de dobra e são difíceis de expandir ou contrair, causando forte concentração de estresse e quebra.

2.5 Análise do ponto de instalação do chicote elétrico EPB
O chicote elétrico do EPB é fixado ao chassi da carroceria por meio de ajuste de interferência mecânica. Os pontos de montagem são feitos de elastômero de poliuretano PUR, com uma dureza de material de 95A. A falta de bordas arredondadas, a falta de elasticidade e efeito de amortecimento quando submetido à força é outro fator que causa a quebra do chicote elétrico do EPB. Nesse caso, a falta de amortecimento elástico e o efeito de absorção de energia na tensão de flexão levam à fratura por fadiga devido à concentração de tensão de cisalhamento no ponto fixo do chicote de fios.

2.6 Análise do comprimento do chicote EPB
Após análise de teste, o comprimento dos fios do chicote EPB tem margem de tamanho limitada na região dinâmica. Há uma tensão óbvia no arnês entre os dois pontos fixos. Durante o processo de dobra, enquanto a área móvel do chicote de fios está sujeita à tensão, o aumento no ângulo de flexão intensifica a concentração de tensão de cisalhamento, fazendo com que o chicote de fios quebre.

3 Plano de otimização e experimento
O projeto e a seleção dos fios do chicote elétrico automotivo precisam se concentrar na função e no ambiente do chicote elétrico. O chicote de fios EPB é instalado na área de flexão dinâmica do chassi da carroceria e o sistema de estacionamento determina que o chicote de fios EPB é um chicote de fios especial para carro e é uma peça de segurança. sugestões abaixo:
3.1 Defina o tipo de fio com base nos requisitos de resistência à flexão, e selecione cobre nu com alto tamanho de grão e fios ultraflexíveis com um grande número de fios centrais para atender aos requisitos de vida útil de flexão. Para garantir a resistência do fio, a área transversal mínima do fio automotivo não deve ser inferior a 0,5 mm2. De acordo com o padrão alemão LV112-1, escolha fio de cobre nu ultraflexível:

3.2 Defina a camada protetora externa e a estrutura da seção transversal do fio com base nos requisitos de tensão para transmitir e canalizar efetivamente a tensão de flexão. Escolha a estrutura do fio mais o invólucro, e definir o grau de resistência ao desgaste e o grau de temperatura do material. Defina razoavelmente a proporção de volume dos condutores na caixa para que os condutores possam expandir e contrair dentro de uma pequena faixa e reduzir a concentração de tensão.
3.3 Determine o comprimento e a tolerância da linha com base nos requisitos de força. De um modo geral, o comprimento de cada parte do chicote elétrico do automóvel é determinado com base na colocação real dos aparelhos elétricos na carroceria. A tolerância real deve levar em conta os requisitos de montagem do chicote elétrico e seus problemas de interferência sob condições dinâmicas e estáticas. Devido à influência da força de cisalhamento durante o movimento de flexão, o comprimento deve ser ligeiramente extra de acordo com o comprimento real da linha. De um modo geral, a redundância é entre 3% e 5%.
3.4 Defina os materiais dos pontos de montagem com base nos requisitos de tensão. Reduza a dureza do material de ponto fixo PUR do chicote de fios EPB para 75A, elimine as bordas em ângulo reto do ponto fixo, aumentar cantos arredondados, reduzir a concentração de estresse, e melhorar a vida útil da resistência à flexão.
3.5 Realize um teste de flexão após otimizar o chicote EPB conforme mencionado acima. O ângulo de curvatura do chicote de fios na bancada diminuiu, e a concentração de tensão foi significativamente reduzida. Depois que todo o teste de flexão do chicote de fios atingiu 1 milhões de vezes, a aparência do fio era impecável, nenhuma quebra ocorreu, e a transmissão do sinal elétrico estava normal.
Figura 6 Seção transversal otimizada e teste de flexão otimizado

4 Conclusão
① As possíveis causas de quebra do chicote elétrico do EPB são analisadas em profundidade com base no local onde o chicote elétrico do carro quebra, a seção transversal quebrada, o material do fio, e o método de instalação.
② O método experimental foi usado para conduzir uma análise aprofundada da tensão na quebra do chicote de fios EPB e confirmar a causa da quebra do chicote de fios EPB.
③ Formular um plano de seleção de material para os condutores de cobre multinúcleos do chicote elétrico EPB automotivo, e definir os princípios para a camada protetora externa dos condutores, o comprimento do chicote de fios na área de movimento, e a dureza do material do ponto de instalação. Através de análise comparativa antes e depois da implementação do plano de melhorias, a precisão do plano de otimização foi verificada e forneceu uma referência para a análise e solução de problemas semelhantes.