Messung von Drehmoment und Drehzahl vom Motor bis zum Rad, um die Leistungsverluste zu lokalisieren
Kurz zusammengefasst
Drehmoment und Drehzahl werden am Motorausgang, am Getriebeausgang, an der Achse und am Rad gemessen. Die Leistung, die in eine Stufe eintritt, minus die Leistung, die sie verlässt, ist der Verlust dieser Stufe. Serienteile – das Schwungrad, die Antriebswelle und die Seitenwellen – werden mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen und werden so zu den Aufnehmern; ein Schleifring oder eine Telemetrie führt das Signal von der Welle ab. Am Rad misst ein Drehmomentaufnehmer mit hoher Auflösung die kleinen Schleppmomente des Fahrzeugs auf der Straße.
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- Drehmomentmesspunkte, Motorabtrieb, Getriebeabtrieb, Rad
- 0.14 N·m
- Auflösung des TW12.8HRMS175, Pkw und SUVs
- 1.5 N·m
- Auflösung des TWHR2000, Lkw
Leistungsfluss
Leistung ist Drehmoment mal Drehzahl, daher werden beide an jedem Punkt gemessen. Da das Schwungrad (Flexplate) die Eingangsleistung und die Abtriebswelle die Ausgangsleistung liefert, wird der Wirkungsgrad des Getriebes direkt gemessen. Die Kardanwelle liefert das Eingangsmoment der Achse; mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehene Seitenwellen oder Raddrehmomentaufnehmer liefern ihren Abtrieb, und das Verhältnis ist der Achswirkungsgrad.
Jeder Messpunkt befindet sich auf einem rotierenden Bauteil im Antriebsstrang. Das Serienbauteil wird mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen und wird zum Aufnehmer; ein Schleifring oder ein Telemetrie-Sender führt das Signal nach außen. Ein Messrad kann die Gesamtabgabe an die Straße liefern.
Instrumentierung
| Motorabtrieb | Dehnungsmessstreifen (DMS) am Flexplate eines Automatikgetriebes; ein Drehmomentaufnehmer am Schwungrad eines Schaltgetriebes; oder die mit Dehnungsmessstreifen in einer tiefen Bohrung versehene Kurbelwelle, an einen Schleifring angeschlossen |
|---|---|
| Getriebeabtrieb | Abtriebswelle oder Kardanwelle mit Dehnungsmessstreifen versehen, Verkabelung im Inneren der Welle; Schleifring am vorderen Ende des Getriebes, oder Telemetrie mit induktiver oder Batterieversorgung |
| Achse | Kardanwelle für den Eingang, mit Dehnungsmessstreifen versehene Seitenwellen oder Raddrehmomentaufnehmer für den Ausgang |
| Rad, hohe Auflösung | TW12.8HRMS175, 237 N·m Messbereichsendwert, 0,14 N·m Auflösung, mechanischer Anschlag bei 8,1 kN·m, Räder ab 14 in; TWHR2000, 2,7 kN·m Messbereichsendwert, 1,5 N·m Auflösung, Anschlag bei 27 kN·m, Räder ab 22,5 in |
| Sensor_element des Radaufnehmers | Vollbrücke mit Dehnungsmessstreifen (DMS), ringförmiger Edelstahlkörper, dicht nach IP67, −40 bis 125 °C; die Adapter bilden die kritischen Maße der Serien-Felge und -Radnabe nach |
Vorgehen
- 01
Motorabtrieb mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausrüsten
Flexplate, Schwungrad oder Kurbelwelle, mit Kabelzuführung zu einem Schleifring oder einem Telemetrie-Sender.
Messungen an der Kurbelwelle - 02
Getriebeabtrieb mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausrüsten
Abtriebswelle oder Antriebswelle, Verkabelung im Inneren der Welle geführt.
Drahtlose Telemetriesysteme - 03
Achsenabtrieb messen
Mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgestattete Achswellen oder Raddrehmomentaufnehmer zwischen Radnaben-Adapter und Felgen-Adapter.
Moment auf Achse und Seitenwelle - 04
Drehmoment und Drehzahl an jedem Punkt aufzeichnen
Der Radaufnehmer-Satz umfasst einen Schleifring, einen Drehgeber und einen Messverstärker; der Stator wird durch eine Haltestange an einer magnetischen Halterung am Kotflügel gehalten. Nullabgleich ohne Drehmoment an den Rädern, dann positive und negative Shunts.
Raddrehmomentaufnehmer der Baureihe TW
Fahrwerkverluste
Weitere Verluste liegen außerhalb des Antriebsstrangs. Ein Raddrehmomentaufnehmer mit hoher Auflösung misst den aerodynamischen Widerstand, das Bremsenschleppmoment, den Rollwiderstand der Reifen und die Reibung der Radlagersitzungen im Straßenbetrieb: der TW12.8HRMS175 für Pkw und SUV löst 0,14 N·m auf, der TWHR2000 für Lkw 1,5 N·m. Der TWHR2000 wird für CO2-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsprüfungen nach der Verordnung (EU) 2017/2400 der Kommission verwendet, und sein Raddrehmoment wird mit dem Drehmoment am Achseingang verglichen, um den Achswirkungsgrad zu bestimmen.
Innerhalb des Getriebes nennt der Artikel als Verluste den Drehmomentwandler, die Ölförderung und Ölerwärmung, die viskosen Rotationsverluste sowie Zahnräder, Lager und Dichtungen. Auf der Motorseite werden Lüfter, Reibung, Öl- und Kraftstoffpumpen, Riemen und Zahnräder auf die gleiche Weise untersucht.
Ergebnis
Die am Eingang und Ausgang jeder Stufe auftretende Leistung, vom Motorabtrieb bis zur Straße, damit jeder Verlust einem Ort zugeordnet ist: Getriebe, Achse oder Fahrwerk. Die Konstruktion wird anschließend dort geändert, wo die Energie verloren geht.
Häufige Fragen
Wie wird der Wirkungsgrad eines Getriebes im Fahrzeug gemessen?
Das mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgestattete Flexplate liefert die Eingangsleistung, die instrumentierte Abtriebswelle die Ausgangsleistung. Das Verhältnis ist der Wirkungsgrad des Getriebes.
Wie werden Bremsenschleppmoment und Reifenrollwiderstand auf der Straße gemessen?
Mit einem Raddrehmomentaufnehmer mit hoher Auflösung. Der TW12.8HRMS175 löst 0,14 N·m an Pkw und SUV auf, der TWHR2000 1,5 N·m an Lkw.
Wie wird das Abtriebsmoment des Motors im Fahrzeug gemessen?
Mit Dehnungsmessstreifen (DMS) auf dem Flexplate eines Automatikgetriebes, einem Drehmomentaufnehmer auf dem Schwungrad eines Schaltgetriebes oder mit einer Kurbelwelle, die in einer tiefen Bohrung mit Dehnungsmessstreifen versehen und an einen Schleifring angeschlossen ist.
Wie wird der Achswirkungsgrad gemessen?
Die instrumentierte Antriebswelle liefert das Eingangsmoment, mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgestattete Radschächte oder Raddrehmomentaufnehmer das Ausgangsmoment. Das Verhältnis ist der Achswirkungsgrad.
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