Mechanische Leistungsmessung an Antriebssystemen

Halbschalengehäuse auf DMS applizierter Welle mit integrierter Dx-Sendeeinheit und Drehratensensor.

Die CAEMAX Technologie GmbH hat ein neues Sensorsystem zur kabellosen Leistungsmessung bei mobilen Geräten entwickelt. Es erfasst synchron die Drehzahl und das auf die Welle wirkende Drehmoment und errechnet daraus die Leistung. Durch den modularen Aufbau der Produkte kann es leicht in bestehende Systeme integriert werden.

Leistungsmessung ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Entwicklung und Optimierung von Antriebssystemen. Das gilt für viele Bereiche: Die Automobilindustrie bemüht sich, die CO2-Emissionen ihrer Fahrzeuge zu verringern. Neben den klassischen Verbrennungsmotoren entwickelt sie dazu Elektro- oder Hybridsysteme. In vielen Industriezweigen treiben Elektromotoren Maschinen aller Art an. All diese Komponenten sollen dabei immer effizienter werden. Der Gesamtwirkungsgrad eines Antriebssystems ist dabei eine entscheidende Kenngröße und kann mithilfe von Leistungsmessung ermittelt werden. Doch nicht immer genügt es, den Gesamtwirkungsgrad zu betrachten; oft ist es auch notwendig zu wissen, wie die Leistung auf einzelne Komponenten verteilt wird. Nur so können intelligente Systeme entwickelt werden, die in jeder Fahrsituation maximale Effizienz gewährleisten. Bei der mechanischen Leistungsmessung misst man typischerweise die Drehzahl und das zu diesem Zeitpunkt anliegende Drehmoment, das auf eine Welle wirkt. Die Leistung errechnet sich dann als P = 2π ∙ n ∙ M wobei n die Drehzahl und M  das Drehmoment angeben.

Leistungsmessung bisher

Auf dem Markt gibt es seit langem unterschiedliche Systeme sowohl zur Drehzahlmessung als auch  zur Drehmomentmessung. Will man die Leistung mithilfe solcher diskreten Systeme bestimmen, ergeben sich allerdings Probleme: So müssen die beiden voneinander unabhängigen Signale im Nachhinein synchronisiert werden. Dies ist nur mit einigem Aufwand möglich, und das System wird dadurch sehr fehleranfällig. Zudem ist der mechanische Einbau zeitraubend und komplex. Auch einige integrierte Systeme, die seit Längerem auf dem Markt zu finden sind, haben nicht zu vernachlässigende Einschränkungen. So muss beispielsweise oft die zu messende Welle gekürzt werden, um den Sensor einzubauen. Eine weitere Variante besteht darin, die Welle komplett durch eine neue Version mit Sensor zu ersetzen. Bei diesen Systemen bleibt also das Originalbauteil nicht erhalten, was zwangsläufig zu einer Veränderung des Bauteilverhaltens führt. Zudem ist bei vielen Systemen zur Drehratenmessung ein Stator notwendig, der z. B. an die Karosse angebaut werden muss. Einige Systeme eignen sich nicht für den mobilen Betrieb, sondern erlauben nur stationäre Messungen, wie z. B. am Prüfstand. Sie sind oft schwer und der mechanische Einbau nicht selten aufwendig.

Neues Messsystem von CAEMAX

CAEMAX hat nun ein integriertes Messsystem zur kabellosen mechanischen Leistungsmessung an Antriebswellen entwickelt, das die genannten Probleme löst. Die wichtigste Neuerung ist dabei das Drehratensensorsystem. Dieses liefert korrekte Daten unabhängig von Querbeschleunigungen ...

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