Iebūvēto riepu spiediena uzraudzības sensoru optimizēšana

Miniatūrie sensori, kas regulē automobiļu veiktspēju, ir izstrādāti ļoti īpašā veidā, lai tie darbotos pareizi, turot tos tieši uz kustīgām automašīnu riepām. Viņiem jābūt jutīgiem, lai uzņemtu mērījumus kustības laikā, un izturībai, lai izturētu elementus.

Riepu spiediens ir nedziedātais automobiļu veiktspējas varonis. Piepūšot atbilstošajam spiedienam, riepas ir precīza forma, kādu dizaineri bija iecerējuši. Samazinoties gaisa spiedienam, riepām ir nepieciešama vairāk enerģijas, lai tās pārvietotos. Autovadītāji var viegli aizmirst uzturēt gaisa spiedienu riepās ikdienas pārvietošanās laikā, pārvietojoties no vienas vietas uz otru. Punkcijas var notikt un palikt pilnīgi nepamanītas. Tāpēc borta sensors, kas brīdina vadītāju, kad ir pienācis laiks pievienot vairāk gaisa, padara visu atšķirīgu. Lai izveidotu šos sensorus, ir rūpīgi jāizvērtē visas smalkās detaļas, un simulācija nodrošina rīkus, kas ļauj atrast tieši pareizo dizainu.

Riepu spiediena sensori veido braukšanas pieredzi

Zema spiediena riepās sekas ir ievērojams degvielas ekonomijas samazinājums. Turklāt transportlīdzekļi, kas brauc ar zemām riepām, laika gaitā atmosfērā var pievienot tonnas siltumnīcefekta gāzu. Zems gaisa spiediens riepās var arī apgrūtināt transportlīdzekļa apstāšanos vai izraisīt automašīnas slīdēšanu uz slapjas virsmas. Autoražotājiem parasti ir jāpiestiprina spiediena uzraudzības sensori riteņiem, kas informē vadītājus, ja riepa nokrītas zem paredzētā spiediena, un Schrader Electronics šobrīd ir pasaules tirgus līderis riepu spiediena uzraudzības tehnoloģijā.

Schrader Electronics gadā ražo 45 miljonus sensoru un piegādā sensorus vadošajām autobūves kompānijām, ieskaitot GM, Ford un Mercedes. Lai sensors izturētu ceļa apstākļus visā transportlīdzekļa dzīves laikā, galvenais ir uzticamība un izturība. Projektējot nepieciešamās funkcijas, ģeometriju un materiālus, tiek ņemts vērā trieciens, vibrācija, spiediens, mitrums, temperatūra un dažādi dinamiski spēki. Christabel Evans, Schrader Electronics mehāniskās projektēšanas komandas inženieris, ir izmantojis ierobežoto elementu analīzi (FEA) un daudzfizisko simulāciju, lai izveidotu veiksmīgus, efektīvus riepu sensorus visu veidu transportlīdzekļiem.

Labāku sensoru izstrāde ar FEA

Ātrdarbīgais riepu spiediena uzraudzības sensors, kas parādīts 1. attēlā, ir Schrader bieži izmantots produkts, kas tiek uzstādīts tieši uz riteņa komplekta un mēra spiedienu riepās pat tad, ja automašīna pārvietojas. Kad gaisa spiediens riepās pazeminās pārāk daudz, atskan brīdinājums, brīdinot vadītāju, ka ir pienācis laiks apstāties un atkārtoti piepumpēt riepu.

Schrader Electronics sensorus ir radījis gandrīz 20 gadus, bet Christabel Evans un viņas kolēģi vēlējās efektīvāku pieeju produktu projektēšanai un testēšanai. Viņi modelēja savus dizainus, izmantojot FEA, un atkārtoja procesu - tas ļāva samazināt eksperimenta izmaksas un novērtēt dizaina veiktspēju izstrādes laikā. Schrader Electronics atklāja, ka esošās FEA programmatūras iespējas ir dārgas, ja viņi vēlas to izvietot visā komandā. Viņi ķērās pie COMSOL Multiphysics® struktūras mehānikas moduļa un CAD importēšanas moduļa izmantošanas. Viņi sāka ar virkni testu, salīdzinot standartizētus paraugus ar simulācijām, lai apstiprinātu programmatūru un radītu pārliecību par rezultātiem.

Jutīguma un izturības uzlabošana, izmantojot labākus simulācijas rīkus

Laika gaitā pētnieki savās simulācijās sāka iekļaut dabīgākus parametrus, sākot ar dinamiskām slodzēm, piemēram, centrbēdzes spēku, līdz vides spriegumam, piemēram, temperatūras izmaiņām, līdz statiskajiem faktoriem, piemēram, spiedienam un drupināšanas slodzei. Ātrgaitas iespraužamo TPMS veido raidītājs, kas sastāv no shēmas, kas ievietota kamerā un piestiprināta pie vārsta kāta ar vāciņu. Vārsta kāts savienojas ar riepas malu un ļauj gaisam iziet cauri. Ātrgaitas TPMS vārsta ģeometrijā ir iekļauta ribiņa, kas palīdz saglabāt montāžu loka caurumā.

1. attēlā Schrader Electronics izmērīja korpusa radīto slodzi no ārējiem spēkiem, piemēram, riepu montāžas, trieciena vai vibrācijas, kas radusies ceļa apstākļos, un deformāciju, kas rodas, kad ierīce tiek ielādēta šādos apstākļos. 2. attēlā parādīta sastāvdaļa, kas paredzēta griešanās testa mašīnai un kas rotē daļu ar lielu ātrumu. Šis komponents tika analizēts, lai pārbaudītu, vai materiāla izvēle spēs izturēt nepieciešamās kravas.

Vienlaicīgi analizējot vairākus modeļus, Evansa un viņas komanda spēja atrast labāko modeli un uzlabot tā dizainu. Viņi koncentrējās uz dažādu ģeometriju, materiālu un ielādes scenāriju pārbaudi.

Schrader pētnieki spēja iemācīties programmatūru COMSOL Multiphysics daudz ātrāk nekā līdzīgas simulācijas paketes, un elastīga licencēšanas iespēju dēļ izvietošana organizācijā bija vieglāka. Pēc Evansa teiktā, “COMSOL ir lietotājam draudzīga un to ir ātri iemācīties - inženieri to uzreiz paņēma”.

Pašlaik Schrader lielāko daļu uzmanības plāno veltīt dizainam un izaugsmei, nedaudz uzsverot neveiksmju analīzi, taču viņi cer uzlabot savu uz attīstību vērstu pieeju ar simulācijas rīku palīdzību. Viņi ar katru jauno dizainu smagi strādā, lai uzlabotu autovadītāja komfortu, ietekmi uz vidi un drošību uz ceļa.

Jums var patikt arī ...