Die präzise Kraftmessung von Aufhängungskomponenten ist für die Entwicklung und Validierung von Fahrzeugaufhängungssystemen unerlässlich. Ob Sie die Road Load Data Acquisition (RLDA) mit Prüfstandstests (z. B. MTS329) korrelieren oder die Fahrwerkshaltbarkeit optimieren – das Verständnis der Kraftübertragung durch die Aufhängung ist entscheidend. Bei Michigan Scientific sind wir auf die Instrumentierung von Aufhängungskomponenten spezialisiert, um präzise und zuverlässige Daten in anspruchsvollsten Umgebungen zu liefern.
Warum Messungen auf Komponentenebene wichtig sind
Die Gesamtkraft und das Moment am Rad können mithilfe von Radkraftsensoren oder einer virtuellen Straßenberechnung erfasst werden. Um jedoch zu verstehen, wie die Lasten über die Aufhängung und in das Fahrgestell verteilt werden, sind Messungen auf Komponentenebene erforderlich. Hier kommen Aufhängungssensoren ins Spiel.
Der Ansatz von Michigan Scientific
Michigan Scientific verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Instrumentierung von Aufhängungskomponenten zur präzisen Messung von Kräften in einzelnen Aufhängungskomponenten und Fahrwerken. Unsere Messumformer sind so konstruiert, dass sie Übersprechen minimieren und die Empfindlichkeit gegenüber Randbedingungen und Montageeffekten reduzieren.
Die Auswahl der für die Instrumentierung ausgewählten Komponente hängt sowohl von der Geometrie der Komponente als auch von der Aufhängung ab. Dank unserer Erfahrung können wir für jedes Design die Komponenten identifizieren, die die genauesten und aussagekräftigsten Kraftmessungen liefern. Michigan Scientific bietet kostenlose Beratung und Angebote für diese Arbeiten an.
Alle komplexen Komponenten werden einer FEA unterzogen, um den optimalen Dehnungsmessstreifentyp und die optimale Platzierung zu bestimmen. Dies gewährleistet eine hochwertige Dehnungsmessstreifenausgabe und minimiert Übersprechen. Jeder Wandler ist temperaturkompensiert und mit einer langlebigen, wasserdichten Beschichtung versehen, um langfristige Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen zu gewährleisten.
Gängige Aufhängungskomponenten
Spurstangenkraftaufnehmer
Spurstangen sind ein häufig instrumentiertes Bauteil zur Messung von Lenkkräften. Michigan Scientific kann sowohl die innere als auch die äußere Spurstange instrumentieren. Wir bevorzugen innere Spurstangen-Messumformer, da diese eine höhere Dehnungsabgabe und generell eine höhere Genauigkeit aufweisen.
Kugelgelenkgeber
Die meisten Fahrzeuge verfügen über mehrere Kugelgelenke. Die Kugelgelenke der unteren Querlenker sind oft der höchsten Belastung ausgesetzt und stellen das wichtigste Instrument dar. Michigan Scientific kann Kugelgelenke instrumentieren, um zwei- und dreidimensionale Kräfte zu messen. Eine Referenzlinie wird quer über das Ende des Kugelgelenkzapfens eingearbeitet, um die Messachsen zu markieren. Kundenspezifische Kalibriervorrichtungen werden passend zur jeweiligen Kugelgelenkgeometrie gefertigt. Als zusätzlichen Service bietet Michigan Scientific an, Kugelgelenke zur Instrumentierung aus den Querlenkern auszubauen und anschließend wieder einzubauen. Sollte ein Ausbau des Kugelgelenks aus konstruktiven Gründen nicht möglich sein, kann die Dehnungsmessung auch bei im Querlenker eingebautem Gelenk durchgeführt werden. Um die Integrität des Messumformers zu gewährleisten, muss beim Einbau darauf geachtet werden, dass der Kugelgelenkzapfen nicht durchschlägt.
Kraftaufnehmer für Stabilisatorverbindung
Die Pendelstütze ist eine häufig instrumentierte Komponente. Michigan Scientific stellt sicher, dass die Randbedingungen während der Kalibrierung mit den Randbedingungen im Fahrzeug übereinstimmen.
Stabilisator-Torsionswandler
Michigan Scientific kann den Stabilisator mit Dehnungsmessstreifen ausstatten und kalibrieren, um das Drehmoment zu messen.
Axialkraftaufnehmer für Aufhängungsglieder
Michigan Scientific kann die Aufhängungsglieder mit Dehnungsmessstreifen messen, um die Axialkraft zu messen. Bei gekrümmten oder komplex geformten Gliedern ist eine FEA erforderlich, um die ideale Position des Dehnungsmessstreifens zu bestimmen.
Federbein-Wandler
Die Kraftmessung in einem Federbein ist aufgrund der parallelen Anordnung von Schraubenfeder und Dämpfer sowie der direkten Montage am Fahrgestell eine Herausforderung. Es gibt mehrere effektive Methoden, die eine genaue Messung ermöglichen, ohne die Federhöhe oder -geometrie zu verändern. Jeder Ansatz erfasst die gesamte auf das Federbein übertragene Last.
Federbeinhalterungsgeber
Ein semi-kundenspezifischer Geber, der den Tretlagerteil des MacPherson-Federbeins ersetzt und am Federbeinrohr befestigt wird. Eine Modifikation des Achsschenkels ist hierfür nicht erforderlich. Dieser Vierstrahl-Geber besteht aus hochfestem Edelstahl und ist ein sehr präziser Geber.
Doppelte Scherstifte, Strebenkraft
Ein alternativer Ansatz ersetzt die beiden Schrauben, die das MacPherson-Federbein mit dem Achsschenkel verbinden, durch speziell entwickelte Scherstifte. Diese Messwertgeber messen die Last direkt durch das Gelenk. Diese Methode erfordert zwar geringfügige Modifikationen an Achsschenkel und Federbeinhalterung, bietet aber eine hervorragende Genauigkeit und bewahrt die Fahrwerksgeometrie.
Scherstift-Strebenkraft
Bei Federbeinen mit einer unteren Durchgangsbohrung kann Michigan Scientific die Schraubverbindung am Dämpferboden durch einen ein- oder zweiachsigen Scherstiftaufnehmer ersetzen, um die Gesamtkraft im Dämpfer zu messen. Scherstifte sind halbkundenspezifische Aufnehmer, die eine Schraubverbindung ersetzen. Diese Option erfordert einige Modifikationen an der Dämpferbuchse und dem unteren Querlenker.
Querstrebenkraft
Bei Federbeinen mit unterem Verschraubungsquerträger presst/fräst Michigan Scientific den unteren Verschraubungsquerträger an der Unterseite des Dämpfers heraus. Ersetzen Sie diesen Querträger anschließend durch einen ein- oder zweiachsigen kundenspezifischen Messwertaufnehmer, um die Gesamtkraft im Dämpfer zu messen. Anschließend wird ein neuer Querträger in die Buchse gepresst, und das Federbein kann wie gewohnt eingebaut werden. Dies erfordert keine Änderungen am unteren Querlenker.
Gabel-/Gabelkopf-Federbein-Kraftaufnehmer
Bei Federbeinen mit unterer Gabel oder Gabelkopf kann Michigan Scientific die OEM-Gabel/Gabelkopf mittels Dehnungsmessstreifen präzise messen. Sofern die Geometrie es zulässt, ist dies die schnellste und kostengünstigste Option und erfordert nur minimale Modifikationen. Michigan Scientific stellt sicher, dass die Bolzenklemmkraft der OEM-Montage entspricht, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.
Nicht empfohlene Methode
Es wurden Versuche unternommen, MacPherson-Federbeine durch die Installation von Dehnungsmessstreifen am Federbeinrohr zu instrumentieren. Diese Methode liefert jedoch keine genauen Ergebnisse, da sich der Kolben im Dämpfer bewegt und im Rohr Flüssigkeitsdruck herrscht.
Dämpferwandler
Dämpfergabel/Gabelkopfgeber
Bei Dämpfern mit unterer Gabel oder Gabelkopf kann Michigan Scientific die OEM-Gabel/Gabelkopf mittels Dehnungsmessstreifen präzise messen. Sofern die Geometrie es zulässt, ist dies die schnellste und kostengünstigste Option und erfordert nur minimale Modifikationen. Michigan Scientific stellt sicher, dass die Bolzenklemmkraft der OEM-Installation entspricht, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.
Dämpferstangen-Kraftaufnehmer
Michigan Scientific kann Dämpferstangen mit Dehnungsmessstreifen ausstatten, um die Kraft zu messen, die durch die Dämpferstange fließt. Für diesen Messumformer wird die Dämpferabdeckung entfernt oder modifiziert, um die Messung zu ermöglichen. Bei manchen Dämpfern kann der Draht einfach durch die verbleibende Abdeckung geführt werden. Bei anderen Dämpfern muss das Ende der Dämpferstange gebohrt werden, damit der Draht durch das Ende der Zugstange geführt werden kann.
Dämpfer-Kraftaufnehmer zur oberen Montage
Wenn die Geometrie der oberen Dämpferhalterung es zulässt, können wir die Oberseite der Dämpferhalterung modifizieren und mit einem Dehnungsmessstreifen versehen oder durch einen kundenspezifischen Wandler zur Kraftmessung ersetzen. Dadurch wird die Gesamtkraft vom Dämpfer auf das Chassis gemessen.
Komponenten der Hinterradaufhängung
Schäkelkraftaufnehmer
Michigan Scientific kann den Schäkel instrumentieren, um die vertikale Kraft von der Blattfeder in das Chassis an einem Ende der Blattfeder zu messen. Wir führen eine FEA am Schäkel durch, um die optimale Position des Dehnungsmessstreifens zu bestimmen. Die Einhaltung repräsentativer Randbedingungen ist für diesen Messumformer entscheidend.
Kraftaufnehmer für Schraubenfedern
Die Messung der Kraft in einer Schraubenfeder liefert wertvolle Erkenntnisse darüber, wie vertikale Lasten durch das Federungssystem übertragen werden. Michigan Scientific kann Schraubenfedern instrumentieren, um diese Daten auch unter dynamischen Bedingungen präzise zu erfassen. Zusätzlich zur Kraft können Schraubenfedern auch zur Messung des Wegs kalibriert werden, was hilfreich ist, um die Federkompression mit der Fahrhöhe und dem Federweg zu korrelieren.
Kontaktieren Sie uns für eine kostenlose Beratung um die Fahrwerksinstrumentierung zu besprechen. Die Ingenieure von Michigan Scientific arbeiten mit Ihnen zusammen, um die effektivste Instrumentierungsstrategie basierend auf Ihrem spezifischen Fahrwerkslayout und Ihren Testzielen zu ermitteln.
Verfasst von Vizepräsident Andrew Cook