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Drehmomentmessung bis 250 kNm für alle Fahrzeugtypen. Innovative Drehmomentmesstechnik für einfache und spezielle Messungen im Drivetrain Testing.

Antriebe über Verbrennungsmotor oder Elektromotor beziehungsweise Hybrid-Antriebe stellen besondere Anforderungen an die Entwicklung und Realisierung des Antriebstrangs. Hier unterstützt frühzeitiges Drivetrain Testing die Hersteller wesentlich bei der Optimierung emissionsarmer Getriebe und Antriebskonzepte. Dabei ist die ausgereifte Drehmomentmesstechnik ein Schlüsselfaktor für den effektiven Betrieb von Antriebsstrang-Prüfständen. ATESTEO bietet als führender Spezialist für Drivetrain Testing zuverlässige Messungen am Prüfstand und erweitert mit Drehmomentmesstechnik bis 250 kNm die Möglichkeiten deutlich über Pkw-Anwendungen hinaus.

Die Senkung der CO2-Emmissionswerte und damit auch des Spritverbrauchs von Lkw & Co. sind umweltpolitische und wirtschaftliche Ziele, die EU-weit in den kommenden Jahren durchgesetzt werden. Bis 2030 soll der CO2-Ausstoß von Lkws sogar unter 30 % der heutigen Werte liegen. Die Hersteller von, vor allem schweren, Nutzfahrzeugen sind hier in der Entwicklung der Antriebe gefordert. ATESTEO unterstützt sie dabei mit frühzeitiger Drehmomenterfassung am Antriebsstrang. Da Nutzfahrzeuge besondere Herausforderungen an Fahrzeug, Motor, Getriebe und Antriebstechnik stellen, entwickelt bei ATESTEO ein Team von erfahrenen Drehmomenttechnik-Spezialisten Drehmomentmessflansche für spezielle Messungen an Schienenfahrzeugen, Nutzfahrzeugen und Offroad-Anwendungen.

Leistungsprüfstände für schwere Nutzfahrzeuge

Die Dimensionen von Prüfständen für schwere Nutzfahrzeuge gehen zwangsläufig über das hinaus, was bei Pkws oder leichten Nkws gebraucht wird. Es bedarf spezieller Drehmomentmesstechnik und Drehmomentmessflansche besonderer Größe, die in der Lage sein müssen, die anfallenden hohen Drehmomente präzise und dynamisch zu erfassen. Während Antriebsstrangprüfungen bei Pkws oder leichten Nkws mit wenigen 1000 Nm durchgeführt werden, kann der Messbereich im Offroad oder bei schweren Arbeitsmaschinen mehrere 100 kNm erreichen. Anhand eines ATESTEO Prüfstands für Fahrzeuge mit Allradgetriebe wird verdeutlicht, wie die Messtechnik für diese höheren Bereiche funktioniert.

ATESTEO hat die Kompetenz und die Möglichkeiten, Messtechnik für Drehmomentmessungen am Antriebstrang auch für schwere Nutzfahrzeuge zu entwickeln und zu fertigen.

Drehmomentmesstechnik für besondere Fahrzeuge und Anwendungen

Am ATESTEO Prüfstand für Fahrzeuge mit Allradgetriebe basieren die eingesetzten Drehmomentmessflansche auf der Wirkungsweise von Dehnungsmesstreifen. Formänderungen (d. h. Verformung und Dehnung) lassen sich durch Spannungsänderungen an einer DMS-Messbrücke direkt messen.

Dazu besteht der Drehmomentmessflansch des ATESTEO Drehmomentmesssystems F1 iS aus dem rotierenden Teil (zum Beispiel an der Maschine), dem stationären Teil zur Messwertübertragung und der Auswerte-Elektronik, die die analogen und digitalen Messergebnisse bereitstellt.

Die Wirkungsweise des Drehmomentmessflansches

Vom Stator wird die elektrische Energie über die Spulen (Induktoren) an den Rotor übertragen. Die auf dem Messkörper an geeigneter Stelle aufgebrachten Dehnungsmesstreifen (DMS) werden dadurch mit Spannung versorgt. Eine Dehnung wird durch die Widerstandsänderung im Bereich Millivolt pro Volt messbar. Dieses Spannungssignal wird verstärkt und mit sehr niedriger Gruppenlaufzeit in eine Frequenz (hier 60±20kHz) umgewandelt. Über einen Mikrocontroller und A/D-Wandler werden die im Rotor gemessenen Temperaturen, und die damit verbundene Widerstandsänderung der DMS, herausgerechnet. Das aufbereitete Messsignal wird mit Infrarot-LEDs an den Stator und weiter zur Auswerteeinheit übertragen.

Das Messprinzip des ATESTEO Drehmomentflansches.

Anpassung des Messprinzips an größere Dimensionen

Das Messprinzip von Stator zu Rotor findet sich auch in Messaufnehmern größerer Dimensionen. Jedoch werden hier Herausforderungen an die gesamte Fertigungskette gestellt. Im Einzelnen sind die nachfolgenden Fertigungsschritte davon berührt und müssen, jeder Schritt für sich, an den größeren Umfang angepasst werden.

  • Mechanische Anfertigung des Drehmomentmessflansches und des Stators
  • Montage der Dehnungsmessstreifen
  • Aufbringen der Wicklung für die Spannungsversorgung
  • Temperaturkompensation
  • Kalibrierung
  • Endtest
  • Innerbetrieblicher Transport
  • Verpackung und Versand

Entwicklung des größenadäquaten Drehmomentmessflansches

Mit der Entwicklung größenadäquater Drehmomentmessflansche schafft ATESTEO alle Voraussetzungen dafür, die Herausforderungen im Testing von schweren Nutzfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Offroad-Anwendungen prozesssicher durchzuführen. Am Anfang steht der Rohling. Bei einem 250 kNm-Messflansch kann er zum Beispiel über 500 Kg wiegen, 60 cm im Durchmesser und 25 cm in der Höhe aufweisen. Die Spezialisten bei ATESTEO wissen aufgrund ihrer langjährigen Erfahrung in diesem Bereich über die Herausforderungen bei der Entwicklung von Drehmomentmessflanschen überdimensionaler Größen Bescheid. So müssen die für diese Größe benötigten Stahlqualitäten frühzeitig eingeplant und geordert werden. Und um die gewünschte Kontur des Messkörpers bei dieser Größe zu gestalten, muss in speziellen Bearbeitungszentren gefertigt werden. Bei ATESTEO ist dies problemlos möglich.

Bau des Drehmomentmessflansches

Ist der Messkörper mechanisch fertiggestellt, folgt als nächste Herausforderung das Aufbringen der Dehnungsmesstreifen. Die Positionierung gestaltet sich hier einfacher als bei sehr kleinen Messkörpern. Die Anpressvorrichtung muss jedoch schon entsprechend der Innenmaße der Hohlwelle angepasst werden. Die Auswahl des geeigneten Klebers erfolgt zwischen Heißkleber oder Kaltkleber, je nachdem welche ausreichend große Öfen beziehungsweise Klimaeinrichtungen zum Aushärten zur Verfügung stehen. Das Aufbringen der Spulenwicklung wird mit Hilfe einer speziellen Dreh-Vorrichtung durchgeführt. Diese macht den Drehmomentmessflansch in einer kontrollierten, horizontalen Lage handhabbar. Der Einbau der Sendeelektronik und der Sende-Dioden gestaltet sich problemlos, da der Einbauraum ausreichend groß ist. Die Temperaturkompensation erfolgt dann in der bereits für das Aushärten benutzten Klimaeinrichtung.

Kalibrierung des Drehmomentmessflansches

Zum Schluss wird der Drehmomentmessflansch kalibriert, um später zuverlässige Messdaten zu liefern. Für die Kalibrierung wird bei ATESTEO der XXL-Prüfstand auf Referenzprinzip verwendet. Abhängig von der zu erwartenden Genauigkeit bieten sich hierbei zwei Möglichkeiten an: Zum einen das Kalibrieren bis zum Nennmoment oder die Teilkalibrierung plus mathematische Extrapolation. Dann wird der Drehmomentmessflansch im Endtestprüfstand auf allen Funktionen getestet und anschließend versandfertig gemacht.

Drehmomentmessflansch-Kalibierung am XXL-Prüfstand

Über den Autor: ATESTEO

Mit über 150 Prüfständen in Deutschland, China und Japan ist ATESTEO der führende Spezialist für die Erprobung von Antriebssträngen in Kombination mit Komponentenvalidierung, Fahrzeugmesstechnik und Ingenieurdienstleistungen. Das Unternehmen gehört zu den Top-Partnern der Automobil- und Zulieferindustrie weltweit - auch bei der Erprobung von Elektromobilität.