Technologie

Exakte Kalibrierung von Radkraftsensoren

13.05.2019 - Neuer Prüfstand für LKW-Messräder deckt besonders hohe Lastbereiche ab.

Ohne zuverlässige Lastdaten ist eine optimale Fahrzeug­entwicklung nicht denkbar. Handelt es sich dabei um die fahr­dynamische Messung von Kräften und Momenten bei der Auslegung von Fahrwerken, geht nichts ohne Radkraftsensoren. „Radkraft­sensoren decken heute deutlich größere Lastbereiche ab als in früheren Jahren. Mit dem neu entwickelten Prüfstand lassen sich im Fraunhofer-Institut für Betriebs­festigkeit und System­zuverlässigkeit LBF nun auch Radkraft­sensoren für schwere Fahrzeuge über den vollen Messbereich kalibrieren. Das spart trotz der höheren Kräfte Zeit und Kosten“, erklärt Johannes Käsgen, am Fraunhofer LBF verantwortlich für die Entwicklung des Kalibrier­prüfstandes.

Die Anlage deckt besonders hohe Lastbereiche abdeckt: Bei der Radialkraft sind es bis 400 Kilonewton, bei der Lateralkraft bis 200 Kilonewton und bei der Tangential­kraft beziehungs­weise dem Antriebs- und Bremsmoment bis 100 Kilonewton­meter. Geeignet ist der neue Prüfstand für Radkraft­sensoren verschiedener Hersteller. Er lässt sich durch Adapter flexibel auf unterschiedliche Rad­geometrien anpassen. 

Anders als bei den bisher verwendeten Prüfständen wird nur das Sensor­element, ohne Felge und Reifen, kalibriert. Dazu schrauben die Wissenschaftler die Räder über den Radflansch auf einen arretier­baren Drehtisch. Dabei bringen sie anstelle der Felge einen Last­einleitungsring an, über den sie die Lasten in den zu prüfenden Richtungen einleiten. Dies geschieht an acht Positionen des Radumfanges und zwar nicht kombiniert, sondern nacheinander. Die Lasten werden stufenweise oder konti­nuierlich erhöht und über ein einzelnes Kraftmess­element erfasst, das sich im direkten Lastfluss befindet. Eine Last­verrechnung ist nicht erforderlich. Das erhöht die Genauigkeit und eliminiert Fehlerquellen. 

Mit Hilfe des neuen Kalibrier­prüfstandes lässt sich die Empfind­lichkeit des Radkraft­sensors in radialer, lateraler und tangentialer Lastrichtung bestimmen und die Messgenauigkeit für jede Kraftkomponente ermitteln. Das Übersprechen der ermittelten Last­komponenten untereinander wird berechnet. „Spätestens alle zwei Jahre sollten Sensoren kalibriert werden. Dadurch wird die Mess­genauigkeit gewährleistet und mögliche Probleme mit der Sensorik werden erkannt“, sagt Käsgen. Dank des neu entwickelten Kalibrier­prüfstandes profitieren die Nutzer spürbar, versichert Käsgen: „Denn die Prüfstände, die wir bisher verwendet haben, konnten aufgrund der zu geringen Kräfte nur einen Teil des Messbereichs kalibrieren. Außerdem wurden die verschiedenen Last­richtungen auf unter­schiedlichen Prüfständen kalibriert, was den Montage­aufwand und die Durchlauf­zeiten deutlich erhöhte.“

Fh.-LBF / JOL

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