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Messen der Kraft in einem MacPherson-Federbein, ohne die Fahrwerksgeometrie zu verändern

  • Gesamtkraft des Federbeins
  • Kraft an der Verbindung mit dem Achsschenkel
  • Kräfte an der Federbeinaufnahme
Kraftaufnehmer mit Scherstift und Anschlusskabel, anstelle der Schraube an der unteren Befestigung eines unter einem Fahrzeug eingebauten Dämpfers
Ein Aufnehmer mit Scherstift an der unteren Aufnahme eines Dämpfers, unterhalb des Fahrzeugs.

Kurz zusammengefasst

Die Gesamtkraft in einem MacPherson-Federbein wird an seiner unteren Befestigung gemessen, nicht an seinem Rohr. Ein teilkundenspezifischer Aufnehmer mit vier Messbalken ersetzt die untere Halterung und wird auf das Federbeinrohr geklemmt, oder zwei Scherstifte ersetzen die Schrauben zwischen Federbein und Achsschenkel. In beiden Fällen bleiben Höhe und Geometrie des Fahrwerks unverändert. Oben liefert ein dreiaxialer Kraftaufnehmer TR3D an der Federbeinaufnahme die drei von der Karosserie aufgenommenen Kräfte.

4 Balken
im Klemmaufnehmer
2 Schrauben
ersetzt durch Scherbolzen am Schwenklager
M12
kleinste durch einen Scherbolzen ersetzte Schraube

Kraftfluss

Bei einem MacPherson-Federbein arbeiten Schraubenfeder und Dämpfer parallel, und die Baugruppe ist direkt an der Karosserie befestigt. Von Interesse ist die Gesamtkraft, die in das Federbein eingeleitet wird; kein einzelnes Teil des Federbeins trägt sie allein.

Dehnungsmessstreifen (DMS) auf dem Federbeinrohr liefern keine genauen Ergebnisse: Der Kolben bewegt sich im Dämpfer, und der Fluiddruck wirkt im Inneren des Rohres. Die Kraft wird daher an der unteren Befestigung gemessen, wo die gesamte Last in das Schwenklager übergeht, oder an der oberen Lagerung, wo die Karosserie sie aufnimmt.

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

Aufnehmer an der unteren Befestigung

Der Aufnehmer folgt der Art, wie das Federbein unten befestigt ist, und dem, was darum herum geändert werden darf. Jeder ist temperaturkompensiert und mit einer wetterfesten Beschichtung versehen. Komplexe Teile durchlaufen eine FEM-Analyse, um Typ und Position der Dehnungsmessstreifen (DMS) zu bestimmen, was den Ausgang erhöht und das Übersprechen verringert.

Am Schwenklager verschraubter Halter, KlemmaufnehmerErsetzt den unteren Halter und wird auf das Federbeinrohr geklemmt. Vier Balken, hochfester Edelstahl. Keine Änderung am Schwenklager.
Am Schwenklager verschraubter Halter, ScherbolzenErsetzen die beiden Schrauben zwischen Federbein und Schwenklager und messen die Last durch die Verbindung. Geringfügige Änderungen am Schwenklager und am Federbeinhalter.
Unteres DurchgangslagerbuchseEin ein- oder zweiachsiger Scherbolzen ersetzt die verschraubte Verbindung am unteren Ende des Dämpfers. Geringfügige Änderungen an der Dämpferbuchse und am unteren Querlenker.
Untere VerschraubungsquerstrebeDie Querstrebe wird ausgepresst oder herausgefräst und durch einen ein- oder zweiachsigen kundenspezifischen Aufnehmer ersetzt. Keine Änderung am unteren Querlenker.
Untere Gabel oder KlammerDie originale Gabel oder Klammer wird mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen, ohne Austauschteil.
ScherbolzenAufnehmerqualität in Edelstahl, wetterfeste Beschichtung; ersetzte Schrauben ab M12, auf manchen Modellen zulässige Lasten über 7 700 kg (17 000 lb).

Vorgehen

  1. 01

    Beschreiben Sie die untere Befestigung

    Ein am Schwenklager verschraubter Halter, eine Durchgangsbuchse, eine Verschraubungsquerstrebe oder eine Gabel oder Klammer.

    Kundenspezifische Kraftaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen (DMS)
  2. 02

    Wählen Sie, was geändert werden darf

    Der Klemmaufnehmer lässt das Schwenklager unverändert. Scherbolzen erfordern geringfügige Änderungen am Schwenklager und am Federbeinhalter.

  3. 03

    Dehnungsmessstreifen (DMS) platzieren

    Aus FEM-Berechnungen an komplexen Bauteilen, für Ausgangssignal und Übersprechen.

  4. 04

    Kompensieren, abdichten und kalibrieren

    Temperaturkompensation, wetterfeste Beschichtung, Kalibrierung des fertigen Aufnehmers.

    Kalibrierdienst

Federbeinaufnahme

Oben misst ein dreiachsigter Kraftaufnehmer an der Federbeinaufnahme die drei senkrechten Kräfte in einem einzigen Körper und liefert die von der Fahrzeugkarosserie aufgenommene Kraftvektorsumme. Die Baureihe TR3D deckt 1,1 bis 444 kN pro Achse ab; der Körper passt nach einer Anpassung in ein vorhandenes Teil oder zwischen speziell gefertigte Flansche.

Drei Anwendungen von dreiachsigen Kraftaufnehmern: unter der Basis eines Roboters, an der oberen Befestigung eines Federbeins und unter den Lagern eines Motors
Oben rechts: dreiaxiale Kraftaufnehmer an der oberen Aufnahme eines Federbeins. Zeichnung Michigan Scientific.

Ergebnis

Die Gesamtlast im Federbein, gemessen an seiner unteren Anbindung bei unveränderter Höhe und Geometrie der Radaufhängung, und die drei von der Karosserie an der Federbeinaufnahme aufgenommenen Kräfte. Zusammen mit den Radlasten zeigen diese Daten, wie die Last durch die Radaufhängung ins Fahrwerk gelangt.

Häufige Fragen

Warum werden keine Dehnungsmessstreifen (DMS) direkt auf das Federbeinrohr geklebt?

Das liefert keine genauen Ergebnisse, da sich der Kolben im Dämpfer bewegt und der Fluiddruck im Rohr wirkt. Die Kraft wird stattdessen an der unteren Anbindung gemessen.

Welcher Federbeinkraftaufnehmer erfordert keine Änderung des Schwenklagers?

Der Aufnehmer mit Klemmring. Er ersetzt die untere Halterung des Federbeins und wird auf das Federbeinrohr geklemmt.

Ändert die Messung der Federbeinkraft die Fahrzeughöhe?

Nein. Der Klemmring-Aufnehmer und die Scherstifte am Schwenklager messen die Gesamtlast im Federbein, ohne Höhe oder Geometrie der Radaufhängung zu verändern.

Wie wird die Kraft an der oberen Federbeinaufnahme gemessen?

Mit einem dreiachsigen Kraftaufnehmer an der Aufnahme. Er misst drei senkrechte Kräfte und liefert die von der Fahrzeugkarosserie aufgenommene Kraftvektorsumme.

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