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Messung von Lenkmoment und Lenkwinkel am Lenkrad, mit dem Fahrer am Steuer

  • Lenkmoment
  • Lenkwinkel
  • Lenkgeschwindigkeit
Lenkrad-Drehmomentaufnehmer, montiert über dem Serienlenkrad eines Vans, mit einem Winkelsensor an der Windschutzscheibe
Ein Lenkrad-Aufnehmer in einem Van, über dem Serienlenkrad montiert. Foto Michigan Scientific.

Kurz zusammengefasst

Ein Lenkrad-Aufnehmer wird auf dem Serienlenkrad festgeklemmt oder ersetzt es auf der verzahnten Lenkwelle; der Fahrer dreht ein handelsübliches Lenkrad, das darüber verschraubt ist. Der SW-SR2 misst das Lenkmoment mit einem Vollbrücken-Dehnungsmessstreifen-(DMS-)Sensor, 100, 200 oder 300 N·m, und den Lenkwinkel mit einem mehrwendigen induktiven Drehgeber, ± 1 440° bei 0,04°; seine Signale verlassen ihn über einen Schleifring zum DIGI-STEER-Gerät, ± 10 V und CAN 2,0. Der SW-TEL misst nur das Moment, 135 N·m, und überträgt es per batteriebetriebener Telemetrie. Die Versuche finden im Labor wie im normalen Fahrbetrieb statt.

100 bis 300 N·m
Messbereiche des SW-SR2
± 1 440°
Lenkwinkel, Mehrwendel-Drehgeber, Auflösung 0,04°
± 10 V und CAN 2,0
Ausgänge des DIGI-STEER-Geräts

Montage

Die Basis des Aufnehmers wird entweder auf dem Serienlenkrad festgeklemmt, mit drei Spannhaken an einem Y-Adapter für Lenkräder von 13 bis 21 in, oder nach dem Ausbau des Serienlenkrads auf einen Verzahnungsadapter der Lenkwelle geschraubt. Der Airbag ist deaktiviert, solange der Aufnehmer montiert ist, und die Halterung kann einige Lenkradtasten verdecken. Beim SW-SR2 wird der Stator des Drehgebers von einem verdrehsicheren Bügel auf einer Saugnapfhalterung an der Windschutzscheibe gehalten; der SW-TEL hat keine Lagefixierung.

Lenkrad-Drehmomentaufnehmer, installiert in einem Fahrzeug
Der Aufnehmer auf dem Serienlenkrad, mit dem handelsüblichen Lenkrad darüber. Foto Michigan Scientific.

Instrumentierung

Lenkradaufnehmer SW-SR2, installiert in einem Van, mit seinem Kabel zur Einheit am Boden und einem Winkelsensor am Armaturenbrett
Ein SW-SR2 in einem Van, sein Kabel führt zum DIGI-STEER-Gerät. Foto Michigan Scientific.
SW-SR2, MomentVollbrücken-Dehnungsmessstreifen-(DMS-)Sensor aus hochfestem Edelstahl, 100, 200 oder 300 N·m, Nichtlinearität unter 0,25 % v. E., kompensiert von 24 bis 85 °C
SW-SR2, Winkelinduktiver Drehgeber, ± 1 440° mehrwendig, Auflösung 0,04°, Genauigkeit 0,18°; Lenkgeschwindigkeit über CAN
SW-SR2, SignalMichigan Scientific Schleifring zum DIGI-STEER-Gerät, 10 bis 36 V DC; Ausgänge ± 10 V und CAN 2,0; 4,0 kg mit der Elektronik des Schleifrings; −40 bis 85 °C
SW-TEL, MomentDehnungsmessstreifen-(DMS-)Sensor aus Edelstahl, 135 N·m mit 300 % Überlast, Nichtlinearität und Hysterese unter 0,5 % v. E., kompensiert von 24 bis 85 °C
SW-TEL, Signalbatteriebetriebenes Telemetrie-System, analoger Ausgang ± 10 V; ohne Positionshaltung; IP54; −40 bis 125 °C; Lenkräder von 13 bis 15 in
Lasten440 N axial am Lenkradrand; SW-TEL: 4,4 kN axial am Lenkradzentrum

Signalpfad

Beim SW-SR2 werden die Momentbrücke und der Drehgeber über den Schleifring vom DIGI-STEER-Gerät gespeist und ausgelesen. Es gibt Moment und Winkel bei ± 10 V und auf CAN 2,0 aus, die Lenkgeschwindigkeit nur auf CAN; eine .dbc-Datei skaliert die CAN-Ausgänge. Seine Schalter stellen den Momentnullpunkt, die Shunt-Kalibrierung und den Drehgebernullpunkt ein.

Beim SW-TEL verlässt das Momentsignal per Telemetrie das batteriebetriebene System am Lenkrad; der Empfänger liefert einen analogen Ausgang von ± 10 V. Wenn auch der Lenkwinkel benötigt wird, wird die Schleifring-Version verwendet.

Lenkrad-Drehmomentaufnehmer SW-TEL mit seinem Telemetriemodul
Der SW-TEL, batteriebetrieben, ohne Kabel und ohne Haltung am Armaturenbrett. Foto Michigan Scientific.

Vorgehen

  1. 01

    Airbag deaktivieren

    Vor der Montage eines der beiden Aufnehmer.

  2. 02

    Basis montieren

    Spannhaken des Y-Adapters über das Serienlenkrad klemmen, oder Kegelrad-Adapter auf die Lenkwelle nach Demontage des Serienlenkrads setzen. Das Nachrüstlenkrad darüber verschrauben.

    Lenkrad-Aufnehmer SW-SR2
  3. 03

    Stator des Drehgebers halten

    Nur SW-SR2, mit dem Anti-Rotations-Bügel auf seiner Saugnapfhalterung an der Windschutzscheibe.

  4. 04

    Nullen und kalibrieren

    Momentnullpunkt, Shunt-Kalibrierung und Drehgebernullpunkt an den Schaltern des DIGI-STEER einstellen, dann bei ± 10 V oder auf CAN aufzeichnen.

Ergebnis

Das Moment, das der Fahrer am Lenkrad aufbringt, und beim SW-SR2 der Lenkwinkel und die Lenkgeschwindigkeit, aufgezeichnet am Fahrzeug im normalen Fahrbetrieb oder im Labor. Die Daten dienen der Entwicklung und Verifikation des Lenksystems.

Häufige Fragen

Kann das Lenkmoment gemessen werden, ohne das originale Lenkrad zu entfernen?

Ja. Die Basis wird mit drei Spannhaken an einem Y-Adapter auf dem Serienlenkrad befestigt, für Lenkräder von 13 bis 21 in. Sie kann auch an einen Mehrkeilprofil-Adapter auf der Lenkwelle geschraubt werden.

Wie wird der Lenkwinkel über mehrere Lenkradumdrehungen gemessen?

Mit dem mehrumdrehenden induktiven Drehgeber des SW-SR2, ± 1 440° bei 0,04° Auflösung und 0,18° Genauigkeit. Der SW-TEL misst nur das Moment.

Kann das Lenkradmoment drahtlos gemessen werden?

Ja. Der SW-TEL, 135 N·m, überträgt das Moment per batteriebetriebener Telemetrie und benötigt keine Positionshaltung.

Welche Ausgänge liefert der SW-SR2?

Moment und Winkel bei ± 10 V und über CAN 2,0, Lenkgeschwindigkeit über CAN, von der DIGI-STEER-Einheit.

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