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Messung der drei Kräfte in einem Kugelgelenk am mit DMS versehenen Serienteil

  • Vertikalkraft
  • Querkraft
  • Längskraft
Techniker an einem Arbeitstisch, der Dehnungsmessstreifen (DMS) auf ein kleines Bauteil aufbringt, neben einem Mikroskop
DMS-Applikation am Prüfstand von Michigan Scientific.

Kurz zusammengefasst

Ein Serien-Kugelgelenk aus der Radaufhängung wird mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen, um die vertikale, laterale und longitudinale Kraft im Gelenk – oder zwei davon – zu messen. Das Teil behält seine Geometrie und seine Festigkeit, sodass die Tragfähigkeit des Kraftaufnehmers der des Serienlenkers entspricht. Das mit DMS versehene Gelenk ist temperaturkompensiert, wetterfest gemacht und auf einem Vorrichtungsaufbau, der für seine Geometrie konzipiert ist, kalibriert. Es wird anstelle des Originals wieder in den Querlenker eingebaut.

2 oder 3
gemessene Kraftrichtungen im Gelenk
Unverändert
Festigkeit und Tragfähigkeit des Serienteils
ISO/IEC 17025
Kalibrierung des fertigen Kraftaufnehmers

Kraftfluss

Die Radlast geht in der Radnabe in die Aufhängung ein und verteilt sich auf die Querlenker, den Federbein- oder Dämpferbein, den Spurstangenlenker und die Lenker. Ein Messrad liefert die Gesamt Kraft und das Gesamtmoment am Rad; der Anteil, den jedes Bauteil aufnimmt, wird am Bauteil selbst gemessen.

Das Kugelgelenk verbindet den Querlenker mit dem Lenkhebel. Die Kugelgelenke der unteren Querlenker tragen oft die höchste Last und werden zuerst bestückt. Obere Kugelgelenke werden auf die gleiche Weise zu Kraftaufnehmern umgebaut.

Zeichnung eines Geländefahrzeugs mit seinen Messpunkten, darunter Kugelgelenkkräfte, Federbeinkraft, axiale Kräfte der Spurstangen und Radkraft
Messpunkte eines instrumentierten Geländefahrzeugs, darunter die Kugelgelenkkräfte. Zeichnung Michigan Scientific.

Kraftaufnehmer

Dehnungsmessstreifen (DMS) werden auf dem Serien-Kugelgelenk angebracht, das seine Konfiguration und Funktion mit geringen Änderungen behält. Jede gemessene Richtung ist eine DMS-Brücke, ausgelesen im Zug und im Druck.

Bauteildas Serien-Kugelgelenk, oberes oder unteres
Richtungenvertikal, lateral und längs, oder zwei davon
Lastkapazitätdie des Serienteils, dessen Festigkeit nicht reduziert wird
Schutztemperaturkompensiert, wetterfest
Messachseneine über das Ende des Bolzens bearbeitete Referenzlinie
Kalibrierungauf einem für die Geometrie des Gelenks angefertigten Aufbau, ISO/IEC 17025:2017, rückführbar auf das NIST

Vorgehen

  1. 01

    Kugelgelenk ausbauen oder im Lenker bestücken

    Michigan Scientific baut das Kugelgelenk aus dem Querlenker aus und setzt es danach wieder ein. Wenn die Konstruktion einen Ausbau nicht erlaubt, wird das Gelenk im eingebauten Zustand im Querlenker bestückt.

    Kundenspezifische Kraftaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen (DMS)
  2. 02

    Bestücken, kompensieren und abdichten

    Das Gelenk wird mit Dehnungsmessstreifen (DMS) bestückt, temperaturkompensiert und wetterfest gemacht.

  3. 03

    Achsen markieren

    Über das Ende des Bolzens wird eine Referenzlinie bearbeitet. Sie ergibt die Messachsen, sobald das Gelenk eingebaut ist.

  4. 04

    Kalibrieren

    Auf einem für die Geometrie des Gelenks gefertigten Aufbau, entlang der markierten Achsen.

    Kalibrierdienst
  5. 05

    Einbauen, ohne dass der Bolzen anschlägt

    Wenn der Bolzen beim Einbau anschlägt, wird der Kraftaufnehmer beschädigt.

Kalibrierintervall

Michigan Scientific kalibriert Kraftaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen (DMS) mit ein bis sechs Achsen in nach ISO/IEC 17025:2017 akkreditierten Laboratorien, mit auf das NIST rückführbaren Referenzausrüstungen. Ein Kraftaufnehmer wird nach dem ersten Nutzungsjahr zur Kalibrierung zurückgesandt, danach mindestens alle zwei Jahre, und früher nach einem Stoß oder einer Überlast.

Mit den anderen Fahrwerksmessungen

Spurstangen, Radaufhängungslenker und Stabilisatorgestängen werden für die Axialkraft bestückt; Federbeine und Dämpfer werden durch Kraftaufnehmer an ihren Befestigungen gemessen. Mit einem Messrad am selben Fahrzeug werden die Kräfte in den Gelenken neben der Gesamtkraft und dem Gesamtmoment am Rad abgelesen. Die gemessenen Lasten dienen dem Aufbau und der Verifikation der Fahrwerk- und Radaufhängungssimulationen.

Ergebnis

Die vertikalen, lateralen und longitudinalen Kräfte im Kugelgelenk, gemessen am Serienteil mit unveränderter Festigkeit und Tragfähigkeit. Der Aufnehmer wird kalibriert auf einer Vorrichtung zurückgeliefert, die seiner Geometrie entspricht, wetterfest und temperaturkompensiert für den Einsatz am Fahrzeug.

Häufige Fragen

Verringert das Ausrüsten eines Kugelgelenks mit Dehnungsmessstreifen (DMS) seine Festigkeit?

Nein. Die Festigkeit des Serienteils wird nicht verringert, sodass die Tragfähigkeit des Aufnehmers der des Serienteils entspricht.

Kann ein Kugelgelenk mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgerüstet werden, ohne es aus dem Querlenker auszubauen?

Ja. Wenn die Konstruktion einen Ausbau nicht zulässt, wird das Kugelgelenk eingebaut im Querlenker ausgerüstet.

Welches Kugelgelenk wird zuerst instrumentiert?

Das Kugelgelenk des unteren Querlenkers, das häufig die höchste Last aufnimmt. Obere Kugelgelenke werden ebenfalls zu Aufnehmern.

Wie werden die Messachsen des Aufnehmers gekennzeichnet?

Durch eine über das Ende des Bolzens gefräste Bezugslinie. Sie gibt die Achsen vor, sobald das Kugelgelenk eingebaut ist.

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