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Automobilmesstechnik Bei jedem Wetter – Messräder mit digitaler Aufbereitung

| Autor / Redakteur: Henning Pöschl * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die 6-Komponenten-Messräder sollen bei unterschiedlichen Straßen- und Wetterverhältnissen brauchbare Messwerte liefern. Die Messdaten werden nicht mehr analog, sondern digital erfasst und ausgewertet.

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Bei jedem Wetter: Die neuen Messräder WFT-Cx sind für unterschiedliche Einsätze konzipiert
Bei jedem Wetter: Die neuen Messräder WFT-Cx sind für unterschiedliche Einsätze konzipiert
(Caemax)

In der Automobil-Entwicklung werden die sogenannten 6-Komponenten-Messräder oder auf Englisch Wheel Force Transducer (WFT) eingesetzt, die bei Testfahrten auf Straßen, Teststrecken oder im Gelände die an den Rädern real auftretenden Lasten ermitteln und aufzeichnen.

Diese Messergebnisse bilden beispielsweise die Grundlage von Simulationsrechnungen oder dienen als Eingabeparameter für Fahrten auf dem Rollenprüfstand für das jeweils verwendete Testfahrzeug.

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Messräder unter realistischen Bedingungen

Mit den Messrädern wurden über 20 Bremsversuche bei einer Beschleunigung auf 150 km/h mit anschließender Vollbremsung durchgeführt. Die Temperatur des Messkörpers hat dabei die Grenze von 50 °C nicht überschritten. Die gesamte Signalaufbereitung ist für einen Temperaturbereich von –40 bis 105 °C ausgelegt. Das alles resultiert in einem wesentlich breiteren Anwendungsspektrum als bisher, das nun auch Brems-, Komfort- und Reifentests mit ein und derselben Messradkonfiguration einschließt.

Was die Messräder beim Test leisten müssen

Auf Grund des von den Versuchsabteilungen der Automobilindustrie geforderten breiten Einsatzspektrums, wie beispielsweise bei Testfahrten bei unterschiedlichsten Wetter- und Straßenverhältnissen oder extreme Fahrsituationen, wie Vollbremsung, Schwellenüberfahrten oder Geländefahrten ergibt sich ein besonders anspruchsvolles Anforderungsprofil. In der Vergangenheit war dieses Profil nur zum Teil oder nur durch eine ganze Palette unterschiedlicher Messradtypen zu erfüllen. Bei der Entwicklung einer ganz neuen Generation von universell einsetzbaren Messrädern beim Münchner Automobil-Messtechnikspezialistten Caemax wurden die folgenden konkreten Forderungen berücksichtigt:

  • absolut wasserdichte Ausführung
  • Sommer- und Wintereinsatz im erweiterten Temperaturbereich
  • gute Wärmeableitung bei (Voll-)Bremstests
  • hohe Stoßfestigkeit für Schwellenüberfahrten
  • höhere Auflösung und bessere Genauigkeit über alles
  • einfache Handhabung und signifikant verkürzte Setup-Zeiten
  • Verfügbar für unterschiedliche Felgen- und Radgrößen: von der Kompaktklasse bis zum SUV und Kleinlaster

Das Messprinzip herkömmlicher Messräder beruht auf einer komplexen Verschaltung einer Vielzahl von verteilten Dehnmessstreifen (DMS) im Messkörper Grundlage bildet das Konzept einer weitgehend digitalen Signalaufbereitung. Dabei kommen die neuen WFT-Cx mit erheblich weniger DMS aus als vergleichbare Systeme. An die Stelle der störanfälligen analogen Verschaltung von DMS-Signalen, wie bisher üblich, tritt nun die digitale Online-Verrechnung mit interner 24-Bit-DSP-Auflösung (16 Bit für die Übertragung und analoge Wiedergabe). Daraus resultiert eine wesentlich höhere Dynamik der Messsignale, die sowohl den Einsatz für Komfortmessungen als auch im unwegsamen Gelände erlaubt.

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Die gesamte Signalaufbereitung ist so ausgelegt, dass die Messdaten möglichst störungsfrei und exakt erfasst werden können. Erreicht wurde das durch sehr kurze Kabelwege, eine optimierte Anordnung der DMS und der Digitalisierung direkt an der Messstelle. Auch die voll differenzielle Ausführung aller Verstärkereingänge einschließlich der Brückenspeisung sorgt für ein Höchstmaß an Störunterdrückung. Bis zu 16 im Rad verteilte Thermosensoren dienen zudem der optimalen Temperaturkompensation.

Zusammen mit der hohen inkrementellen Winkelauflösung von 0,072 Grad pro Umdrehung garantiert all dies die bestmögliche Genauigkeit. Die intelligenten Messverstärker übernehmen außerdem die Eigendiagnose aller Messstellen und erkennen beispielsweise automatisch einen Kabelbruch am Sensor.

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