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Lo que revela el revuelo en torno a la seguridad del pedal de freno sobre los anillos colectores conductores en las pruebas de seguridad de los vehículos

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Cómo las pruebas de frenado extremo ponen de relieve al héroe anónimo de la adquisición de datos en el sector de la automoción

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Recientemente, los debates en el sector de la automoción sobre las fracturas de los soportes de los pedales durante las pruebas de frenado extremo han vuelto a poner de relieve la importancia de que la validación del desarrollo de los vehículos sea exhaustiva. Independientemente del modelo específico o del plan de pruebas, el desarrollo de los sistemas de frenado, el chasis y el tren de potencia de los vehículos depende de la transmisión de señales eléctricas y potencia a los componentes giratorios. Los anillos colectores conductores son uno de los componentes más habituales que se utilizan para resolver este tipo de conexión eléctrica giratoria. A continuación se presentan, desde una perspectiva puramente centrada en los ensayos del sector, las posiciones y funciones típicas de los anillos colectores conductores en los ensayos de automoción.

1. Sensor de fuerza de seis componentes en el extremo de la rueda | Ensayos de carga de frenos y chasis
Instalación: entre el cubo de la rueda y la llanta; se puede optar por un anillo colector conductivo integrado o por una solución de telemetría inalámbrica.

Mide fuerzas y momentos multieje, como la fuerza de frenado longitudinal, la carga vertical, la fuerza lateral y el par de frenado, obteniendo la carga real en cada rueda y facilitando el análisis de la carga en la suspensión y la articulación, así como la entrada del espectro de carga. Al mismo tiempo, transmite señales procedentes de termopares del disco de freno, galgas extensométricas y sensores de aceleración para supervisar el aumento de temperatura del freno, la vibración y los impactos, lo que se utiliza para la evaluación del desgaste térmico, la simulación de resistencia y la validación de la fatiga.

Nota: La carga del soporte del pedal debe someterse a ensayo por separado y no puede deducirse inversamente a partir de la fuerza de seis componentes en el extremo de la rueda. No todos los ensayos de frenos requieren un sensor de fuerza de seis componentes ni un anillo colector.

2. Anillo colector para banco de pruebas de discos de freno/conjuntos de freno | Validación de la durabilidad de los componentes de los frenos

Instalación: extremo del eje del banco de pruebas de discos de freno/tambores de freno

Cuando el banco de pruebas de frenos realiza ensayos de durabilidad, fatiga térmica y de NVH de los frenos, el anillo colector transmite las señales de los termopares y las galgas extensométricas desde el lado giratorio al equipo fijo de adquisición de datos, supervisando el campo de temperatura del disco de freno y la tensión de las piezas giratorias, evaluando la deformación térmica y el riesgo de grietas térmicas, y verificando la estabilidad de la estructura del freno bajo frenado continuo.

Los sensores del lado fijo, como los de las pastillas de fricción, suelen conectarse directamente y no requieren un anillo colector.

3. Anillo colector para ensayos de par en semiejes y ejes de transmisión | Ensayos de acoplamiento del tren de transmisión y los frenos

Instalación: extremo del semieje o del eje de transmisión (anillo colector de eje hueco o de extremo de eje; algunos modelos son resistentes al polvo y al agua)

En ensayos en carretera real y en bancos de pruebas de chasis, registra el par dinámico del semieje y la deformación torsional durante el frenado brusco y el funcionamiento del ABS. Cuantifica la transmisión del par de frenado inverso a lo largo de la cadena de transmisión, lo que proporciona una base para el análisis de resistencia de los puntos de conexión entre el tren de transmisión y el chasis.

El par del semieje no puede representar directamente la carga del soporte del pedal; ambos deben validarse por separado.

4. Anillo colector para el tren de potencia / banco de dinamómetro | Pruebas de sistemas de propulsión eléctrica y del tren de potencia

Instalación: cigüeñal, eje de salida del motor, eje principal del dinamómetro

En los ensayos de carga del tren de potencia, recoge datos de par, temperatura de los cojinetes y vibraciones de los componentes giratorios. En los modelos de vehículos eléctricos nuevos (NEV), se utiliza principalmente en condiciones combinadas de frenado regenerativo y frenado hidráulico para evaluar la influencia de las cargas de frenado compuestas en el tren de transmisión.

Las cargas combinadas de la tracción eléctrica no se transmiten directamente al mecanismo del pedal de freno; sus trayectorias mecánicas son independientes.

5. Banco de simulación en carretera con acoplamiento de ejes del vehículo completo | Evaluación de la durabilidad a largo plazo del chasis

Instalación: extremo de carga del eje, posición del sensor rueda-eje

El laboratorio reproduce los impactos de la carretera y las cargas de frenado continuas para llevar a cabo ensayos de durabilidad del chasis. Si se utiliza un sensor giratorio de fuerza de rueda en el extremo de la rueda, el anillo colector transmite las señales de fuerza y par. El control de bucle cerrado del banco se basa en los sensores integrados en los actuadores; el anillo colector no es el núcleo del bucle de control.

Información complementaria: Componentes similares que se confunden fácilmente
· Muelle de reloj del volante:​ Proporciona comunicación rotacional para el volante y transmite señales del airbag y de los botones. Su estructura habitual utiliza un cable plano flexible y no es un anillo colector conductivo destinado a pruebas.
· Motor en la rueda/en el buje:​ Los prototipos de desarrollo utilizan ocasionalmente anillos colectores para transmitir señales de los sensores del rotor; las soluciones de producción suelen emplear telemetría inalámbrica o resolvers, por lo que los anillos colectores no son la opción predominante.

Resumen
El valor fundamental de los anillos colectores conductores radica en la transmisión estable de la alimentación de los sensores y de señales débiles en condiciones de rotación; se utilizan ampliamente en ensayos de automoción, como la fuerza de seis componentes en el extremo de la rueda, los bancos de frenos, el par del semieje y los bancos de dinamómetro. La decisión de utilizar un anillo colector, así como la especificación que se debe seleccionar, viene determinada por el objetivo y el plan de ensayo.