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Messung des Antriebsmoments auf der Serienachse bei fahrendem Fahrzeug

  • Moment an der Seitenwelle
  • Moment an der Starrachse
  • Raddrehzahl
Mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehene Seitenwelle an einem Fahrzeug, mit einem Schleifring zwischen den beiden Faltenbälgen und dessen Statorhalterung, die am Hilfsrahmen befestigt ist
Eine mit DMS versehene Seitenwelle mit ihrem tubenförmigen Schleifring, am Fahrzeug. Foto Michigan Scientific.

Kurz zusammengefasst

Die Serien-Seitenwelle wird mit einer DMS-Brücke versehen und auf Moment kalibriert, sodass die Welle selbst der Aufnehmer ist. Ein tubenförmiger Schleifring wird über die Welle geschoben oder ein Klemmsender daran befestigt und leitet das Brückensignal zum Recorder, während das Fahrzeug fährt. Bei einer Starrachse, bei der das Gehäuse keinen Platz um die Welle lässt, werden die DMS in eine durch die Welle gebohrte Bohrung eingesetzt, und das Signal tritt am Rad aus.

25 mm
kleinster Wellendurchmesser für den CBT, den CBT-mini und den CIT
48 h
Batterielaufzeit des CBT mit einer Brücke
30 bis 81,3 mm
Bohrungen der tubenförmigen Schleifringe der Baureihe B

Die Welle als Aufnehmer

Das Moment an der angetriebenen Achse ist eine der fahrzeugintegrierten Messungen der Designvalidierung. Es wird an der Seitenwelle eines Front- oder Allradantriebsfahrzeugs oder an der Starrachse eines Lkw gemessen, mit den Teilen, mit denen das Fahrzeug gebaut ist. Die Welle wird mit DMS versehen, auf einer Moment-Kalibriermaschine kalibriert und wieder eingebaut.

Zwei Randbedingungen bestimmen die Installation. Das Brückensignal entsteht auf einem rotierenden Teil und muss zu einem Recorder gelangen, der nicht rotiert; und eine Seitenwelle bewegt sich über den gesamten Federweg zwischen zwei Faltenbälgen, sodass nur eine kurze glatte Wellenlänge für den Schleifring oder den Sender bleibt.

Automobil-Seitenwelle mit einem darauf geklemmten batteriebetriebenen Sender und einem daneben liegenden Dehnungsmessstreifen (DMS) unter transparenter Beschichtung
Eine mit DMS versehene Seitenwelle mit einem batteriebetriebenen Klemmsender. Der DMS ist von einer transparenten Schutzschicht bedeckt. Foto Michigan Scientific.

Signalausleitung von der Welle

Die Wahl steht zwischen einem Schleifring, der keine Stromversorgung an der Welle benötigt, und der Telemetrie, die ohne Kontakt arbeitet. Ein Batteriesender braucht den wenigsten Platz und eignet sich für kurze Versuche; ein Induktionssender läuft so lange wie der Versuch.

Tubenförmiger Schleifring der Baureihe Bwird über die Welle geschoben, 4 bis 8 Kanäle, Bohrungen von 30 bis 81,3 mm, 7 000 min⁻¹ bei der 50,8-mm-Bohrung; wetterfeste Versionen für Wasser, Schlamm, Schnee und Staub; /E60-Versionen mit einem Drehgeber mit 60 Imp./U
CBTBatterie, zwei Brücken, 48 h mit einer Brücke, 36 h mit zwei · 3 kHz, 12 Bit, 2,4 GHz · Wellen ab 25 mm · IP67
CBT-miniBatterie, eine Brücke, 28 h · 7 kHz, 14 bit · 181 g mit Batterien · Wellen ab 25 mm
CITInduktion, eine oder zwei Brücken, ohne Batterie · feste Primärspule um die Welle · Wellen ab 25 mm · IP67
TEL-SCgeteilter Klemmring mit integrierter Telemetrie und induktiver Stromversorgung, montieren ohne Demontage der Wellenenden · Wellen ab 23 mm · 1 bis 3 Kanäle unter 76 mm, bis zu 12 darüber
Ausganganalog ± 10 V pro Kanal am Empfänger

Starre Achsen

Bei einem Lkw lässt das Achsgehäuse keinen Platz für einen Schleifring oder einen Sender um die Welle. Durch die Mitte der Achswelle wird ein Bohrung gebohrt, an den Radlagerungen vorbei, und die Dehnungsmessstreifen (DMS) werden auf deren Wand aufgebracht: das Verstemsen in tiefer Bohrung erreicht bis zu 152 mm Tiefe in einer Bohrung ab 12,7 mm. Das Drehmoment zwischen Differential und Radnabe wird direkt abgegriffen, ohne Einfluss von Lagern oder Dichtungen. Die Kabel führen durch die Mitte der Radnabe zu einem abgedichteten Steckverbinder, und ein Schleifring oder ein Telemetrie-Set, das am serienmäßigen Rad verschraubt ist, übernimmt das Signal von dort.

Vorgehen

  1. 01

    Welle verstemsen und kalibrieren

    Eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) auf der serienmäßigen Seitenwelle oder Achse, in Drehmoment kalibriert, bevor sie wieder am Fahrzeug montiert wird.

    Verstemsen und Kalibrierung
  2. 02

    Schleifring auf der Seitenwelle

    Der Rotor der Baureihe B wird mit Madenschrauben an der Welle befestigt; der Stator wird flexibel am Hilfsrahmen gehalten.

    Tubenförmige Schleifringe der Baureihe B
  3. 03

    Oder ein Klemmring-Sender

    Der CBT, CBT-mini oder CIT wird auf Montageklebeband gelegt und mit Kabelbindern oder Schlauchschellen befestigt, bei schnellen Wellen mit einem Gegengewicht diametral gegenüber (180°). Eine Shunt-Kalibrierung von 3 s läuft beim Einschalten.

    Drahtlose Telemetriesysteme
  4. 04

    Drehmoment mit Raddrehzahl aufzeichnen

    Die Schleifringe /E60 bieten einen Drehgeber mit 60 Imp./Umdr.; am Rad nimmt das Wheel Instrumentation System einen Drehgeber bis 1 024 Imp./Umdr. auf.

Ergebnis

Das Antriebsmoment an jedem Rad, gemessen am serienmäßigen Bauteil des Fahrzeugs, auf der Straße oder der Strecke. Der Signalpfad wird nach Welle und Versuchsdauer gewählt: Schleifring, batteriegespeiste Telemetrie für kurze Versuche, Induktions-Telemetrie für lange.

Häufige Fragen

Kann ein Telemetriesender montiert werden, ohne die Seitenwelle zu zerlegen?

Ja. Der CBT, CBT-mini und der CIT werden auf die verstemste Welle geschnallt, und der geteilte Klemmring TEL-SC wird um sie geschlossen. Keiner davon erfordert die Demontage der Wellenenden.

Schleifring oder Telemetrie: was eignet sich für das Drehmoment der Seitenwelle?

Ein tubenförmiger Schleifring benötigt keine Stromversorgung auf der Welle, und seine wetterfesten Ausführungen widerstehen Wasser, Schlamm, Schnee und Staub. Ein batteriebetriebener Sender benötigt den wenigsten Platz und eignet sich für kurze Versuche, 48 h für den CBT mit einer Brücke; ein induktiver Sender eignet sich für lange Versuche.

Wie wird das Drehmoment einer starren Lkw-Achse innerhalb ihres Gehäuses gemessen?

Von innen der Welle. Ein Loch wird durch die Mitte der Achswelle, an den Radnabenlagern vorbei, gebohrt, und die Dehnungsmessstreifen (DMS) werden auf deren Wand aufgeklebt. Die Leitungen treten durch die Mitte der Radnabe zu einem Schleifring oder einem Telemetrie-Set am Rad aus.

Welche ist die kleinste Welle, die eine klemmbare Telemetrie aufnimmt?

25 mm für den CBT, CBT-mini und CIT; 23 mm für den geteilten Klemmring TEL-SC.

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