Messung der Kräfte und Momente an jedem Rad beim Bremsen und in Kurvenfahrt
Kurz zusammengefasst
Ein Messrad ersetzt die Radmitte und misst die Längs-, Quer- und Vertikalkraft an diesem Rad, das Sturzmoment, das Raddrehmoment und das Lenkmoment, jeweils als unabhängiges Signal, sowie den Radwinkel, die Radgeschwindigkeit und die X- und Z-Beschleunigungen. Die Signale werden auf dem Rad digitalisiert, verlassen es über einen Schleifring oder per Telemetrie, und das Interface-Gehäuse CT2 bezieht sie in Echtzeit auf die Fahrzeugachsen. Mit einem Aufnehmer pro Rad wird ein Bremsversuch, ein Spurwechsel oder eine enge Kurve rad für rad ausgelesen.
- 6
- unabhängige Kraftsignale pro Rad
- 15,5 bis 700 kN
- Kraftaufnahme in Radialrichtung, Baureihe LW
- 0.17°
- Winkelauflösung des Radwinkels, Schleifring-Versionen
Sechs Kräfte am Rad
Längskräfte, in Fahrzeugrichtung, dienen der Analyse von Beschleunigung, Bremsung und Kraftstoffverbrauch. Querkräfte, quer zum Fahrzeug, dienen Kurvenfahrt, Fahrverhalten und Stabilität. Vertikalkräfte, durch Gravitation und Fahrbahn, dienen Fahrkomfort, Vibrationen und Rad-Kontakt. Die drei Momente – Wanken, Nicken und Gieren – zeigen, wie die Radaufhängung auf Kurven, Beschleunigungen und Fahrbahnzustände reagiert.
Alle diese Lasten gelangen über die Räder ins Fahrzeug, an einem Teil, das sich dreht und lenkt. Der Aufnehmer misst die sechs Komponenten im Radmittelpunkt, voneinander getrennt, und das Interface-Gehäuse bezieht sie mit dem Radwinkel in jedem Augenblick auf die Fahrzeugachsen.
Instrumentierung
| Kraftaufnehmer | Baureihe LW, Viergang-Dehnungsmessstreifen-Brücken, ein unabhängiges Signal pro Komponente |
|---|---|
| Kapazität, radial | 15,5 bis 700 kN · 50 kN bei der LW12.8-50 und 65 kN bei der LW65 für Pkw und SUV |
| Nichtlinearität | ≤ 0,2 % v. E. auf Fx, Fz und My (LW12.8-50) · Querempfindlichkeit nach Korrektur < 0,5 % v. E. |
| Ebenfalls gemessen | Radwinkel mit 0,17° Auflösung, Raddrehzahl, X- und Z-Beschleunigung |
| Montage | zwischen einem für das Fahrzeug gefertigten Radnabenadapter und einem Felgenadapter; der Stator gehalten durch eine Haltestange oder durch die Statorwinkel-Korrektoreinrichtung an Lenkrädern |
| Signalübertragung | Schleifring mit mitrotierendem Messverstärker oder Telemetrie; austauschbar am selben Aufnehmer |
| Interface-Box | CT2: Koordinatentransformation und Übersprech-Kompensation in Echtzeit, analoge, CAN- und Ethernet-Ausgänge |
| Umgebung | wetterfest, temperaturkompensiert, −40 bis 125 °C; IP67 bei der LW65 |
Vorgehen
- 01
Den Aufnehmer anstelle des Radzentrums montieren
Der Aufnehmer wird zwischen einem für das Fahrzeug gefertigten Radnabenadapter und einem Felgenadapter montiert.
Messräder der Baureihe LW - 02
Stator halten
An einem Lenkrad korrigiert die Statorwinkel-Korrektoreinrichtung den Radwinkel in Echtzeit, sodass die Lasten mit dem richtigen Winkel erfasst werden.
Statorhalterung und Winkelkorrektur - 03
Die Lasten im Interface-Gehäuse berechnen
Das CT2-Gehäuse führt die Koordinatentransformation und die Übersprechkompensation in Echtzeit durch, mit analogen, CAN- und Ethernet-Ausgängen.
- 04
Den Schräglaufwinkel bei Bedarf hinzufügen
Der optische Sensor TrueSlip, am Rad oder an der Karosserie, liefert den Schräglaufwinkel über CAN. Er kann innerhalb der Messrad-Baugruppe montiert werden.
TrueSlip-Schräglaufwinkelsensor
Doppelspurwechsel mit einem Lkw der Klasse 8
Derselbe Aufbau zeichnet Bremsversuche, Spurwechsel, enge Kurven und normales Fahren auf. Bei diesem Abnahmeversuch an einem Lkw der Klasse 8 trägt das rechte Vorderrad eine LW-2T-100K. Die laterale Kraft steigt, wenn der Lkw seine Spur verlässt, kehrt sich um, wenn er zurückkehrt, und das Diagramm vermerkt eine Überkorrektur am Ende des Manövers; die vertikale Kraft wird parallel aufgezeichnet.
Verwendung der Daten
Messrad-Daten werden in Arbeiten zu Reifen, Bremsen, Fahrwerk, Komfort, Aerodynamik, Antriebsstrang und Modellen der Fahrdynamik verwendet sowie zum Vergleich von Fahrzeugen untereinander. Bei Elektrofahrzeugen dienen sie der Effizienzsteigerung und fließen in die Entwicklung der Sicherheits- und Regelfunktionen sowie des autonomen Fahrens ein.
Ergebnis
Drei Kräfte, drei Momente, Raddrehzahl und -winkel an jedem Rad, in Fahrzeugachsen, aufgezeichnet während des Manövers. Jedes Fahrverhalten, vom Bremsen bis zur Kurvenfahrt, ist in den Lasten an den Rädern ablesbar, die es erzeugen.
Häufige Fragen
Was misst ein Messrad bei einem Versuch zur Fahrdynamik?
Die longitudinale, laterale und vertikale Kraft am Rad, das Sturzmoment, das Raddrehmoment und das Lenkmoment, jeweils als unabhängiges Signal, zusammen mit dem Radwinkel, der Raddrehzahl und der X- und Z-Beschleunigung.
Wie wird der Schräglaufwinkel während eines Fahrverhaltenstests gemessen?
Mit dem optischen Sensor TrueSlip, der an einem Rad oder an der Fahrzeugkarosserie montiert ist. Er kann in der Messrad-Baugruppe montiert werden und gibt den Winkel über CAN aus.
Können Radkräfte auf einer nassen Fahrbahn gemessen werden?
Ja. Die Aufnehmer sind wetterfest und temperaturkompensiert, und die LW65 ist nach IP67 zertifiziert.
Wie gelangen die Signale von einem rotierenden Rad zum Datenrecorder?
Sie werden am Rad digitalisiert, verlassen es über einen Schleifring oder eine Telemetrie-Verbindung und gelangen an das Interface-Gehäuse CT2, das die Koordinatentransformation und die Übersprechungskompensation in Echtzeit durchführt, mit analogen, CAN- und Ethernet-Ausgängen.
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