Messung von Antriebs- und Bremsmoment an jedem Rad eines Fahrzeugs mit Radnabenmotoren
Kurz zusammengefasst
Bei einem batterieelektrischen Fahrzeug mit Radnabenmotoren sind die Räder direkt mit den Antriebsmotoren gekoppelt: Es gibt weder eine Kardanwelle noch eine angetriebene Achse, an der eine Brücke aus Dehnungsmessstreifen (DMS) angebracht werden könnte. Das Drehmoment wird am Rad gemessen, mit einem Raddrehmomentaufnehmer TW, der zwischen einem Radnabenadapter und einem Felgenadapter montiert ist, welche die Abmessungen der Originalfelge wiedergeben. Ein Aufnehmer pro angetriebenem Rad liefert eine unabhängige Messung des Antriebs- und des Bremsmoments, die zur Prüfung der Systeme für Stabilitätskontrolle und Traktionskontrolle verwendet wird.
- 237 N·m bis 81 kN·m
- zulässiges Drehmoment, Baureihe TW
- 0,05 % v. E.
- Hysterese, Baureihe TW
- 24 bis 121 °C
- temperaturkompensierter Bereich, TW12.8
Montage
Das übliche Verfahren zur Messung des Antriebsmoments ist eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) auf der Serienwelle, mit einem Schleifring oder einer Telemetrie zur Signalübertragung nach außen. Ein Fahrzeug mit Radnabenmotoren besitzt keine solche Welle, daher wird der Aufnehmer an der einzigen verbleibenden Stelle im Momentenpfad eingesetzt: zwischen Radnabe und Felge.
Der TW-Aufnehmer ist ein wetterfester Ring mit einer Vierarme-Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS). Der Radnabenadapter wird an seinem inneren Lochkreis befestigt, der Felgenadapter an seinem äußeren; beide bilden die kritischen Maße der Originalfelge nach, sodass das Rad seine Einpresstiefe und Spurweite behält. Der Aufnehmer erfasst My, das Moment um die Radachse, in beiden Richtungen.
Kraftaufnehmer
Der TW12.8 für Personenkraftwagen und leichte Lastkraftwagen hat einen Außendurchmesser von 340,18 mm, eine Dicke von 25,65 mm und eine Innenbohrung von 198,02 mm; der TW-2T-60K-S für Lkw der Klasse 8 und Baumaschinen hat einen Durchmesser von 469,9 mm. Die hochauflösenden Versionen TW12.8HRMS175, TW12.8HRMS800 und TWHR2000 lösen 0,14 bis 1,5 N·m auf und dienen zur Messung von Luftwiderstand, Bremsenschleppmoment, Rollwiderstand und Widerstand der Lagerspindeldichtungen auf der Straße.
| TW9.5 | 5,4 kN·m · Felgen ab 10 in · Quads und leichte Fahrzeuge · IP67 |
|---|---|
| TW12.8 | 8,1 kN·m · Felgen ab 14 in · Personenkraftwagen und leichte Lastkraftwagen · kompensiert von 24 bis 121 °C |
| TW12.8HRMS175 | 237 N·m · Auflösung 0,14 N·m · Felgen ab 14 in · kleine Momente, Schlepp- und Rollwiderstand |
| TW-2T-50K | 67 kN·m · Felgen ab 19,5 in · Lkw der Klasse 8, Land- und Baumaschinen · IP67 |
| Sensor | Vollbrücke mit vier Dehnungsmessstreifen (DMS), ein Momentenkanal |
| Hysterese | 0,05 % v. E. (TW-2T-60K-S unter 0,5 % v. E.) |
| Nichtlinearität | ≤ 0,1 % v. E. bis ≤ 1 % v. E., je nach Modell |
Signalpfad
Das Brückensignal verlässt das Rad über eine wetterfeste Schleifring-, Drehgeber- und Messverstärker-Einheit auf der Achse oder über Telemetrie, wodurch kein Kabel durch die Radnabe führt. Das Wheel Instrumentation System ist der andere Weg für Signale vom Rad: ein Schleifring, der über eine Platte und Halsradmuttern an dem eigenen Rad des Fahrzeugs verschraubt wird, 4 bis 36 Kanäle, 2 000 min⁻¹, mit optionalem Drehgeber bis 1 024 Imp./U, einsetzbar an Elektrofahrzeugen mit Motor im Rad.
Elektrische Antriebsstränge lassen die Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen oder in unterschiedliche Richtungen drehen, sodass Drehmomentverteilung und Skid Steering radweise geprüft werden. Wenn Kräfte und Momente an jedem Rad benötigt werden und nicht nur das Drehmoment, nimmt ein Messrad LW den Platz der TW ein.
Vorgehen
- 01
Modell wählen
Nach dem erwarteten Drehmoment und der Felgengröße, von 237 N·m bis 81 kN·m.
Raddrehmomentaufnehmer der Baureihe TW - 02
Adapter anfertigen
Naben- und Felgenadapter werden aus dem Profil der Originalfelge ausgelegt.
- 03
Signal vom Rad abführen
Schleifring-, Drehgeber- und Messverstärker-Einheit auf der Achse oder Telemetrie.
Wheel Instrumentation System - 04
Einen Kanal pro Rad aufzeichnen
Ein Aufnehmer an jedem angetriebenen Rad liefert eine unabhängige Drehmomentmessung, auf derselben Zeitbasis wie die Fahrzeugdaten.
Ergebnis
Das Antriebs- und Bremsmoment an jedem Rad eines Fahrzeugs mit Radnabenmotoren, gemessen zwischen Radnabe und Felge. Es ist das verfügbare Drehmoment des Fahrzeugs, erfasst an der Stelle, an der keine Welle mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgestattet werden kann.
Häufige Fragen
Warum kann das Drehmoment bei Radnabenmotoren nicht auf einer Welle gemessen werden?
Es gibt keine Welle zum Messen. Die Räder sind direkt mit den Fahrmotoren gekoppelt, daher hat das Fahrzeug weder Kardanwelle noch Antriebsachse, die mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgestattet werden könnten.
Misst ein Raddrehmomentaufnehmer auch das Bremsmoment zusätzlich zum Antriebsmoment?
Ja. Die Vollbrücke mit vier Zweigen misst My um die Radachse in beiden Richtungen, Antrieb und Bremse.
Wofür wird das Drehmoment an jedem Rad bei einem Elektrofahrzeug verwendet?
Unabhängige Drehmomentmessungen an jedem Rad dienen zum Prüfen der Systeme für Stabilitätskontrolle und Traktionskontrolle sowie der Drehmomentverteilung bei Antriebssträngen, die die Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen lassen.
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