Leichte SpracheErster magnetostriktiver Biegesensor
links: Spannungsverlauf an einer biegebelasteten Achse rechts: Sensorkonfiguration für die Biegemessung an einer angetriebenen Nutzfahrzeugachse
Die zuverlässige Messung mechanischer Kräfte spielt eine Schlüsselrolle in Maschinen und Fahrzeugen. Hochgenau und gleichzeitig industrietauglich ist das berührungslose Messverfahren der Magnetostriktion: Ein magnetisch codierter Messkörper verändert sein Magnetfeld unter dem Einfluss mechanischer Spannung. Für die Messung des Drehmoments an rotationssymmetrischen Bauteilen, z. B. Wellen, ist diese Technik bereits erfolgreich im Einsatz. Für biegebelastete Bauteile ist die Messaufgabe u. a. wegen der geringeren Symmetrie komplexer – hier existiert kein vergleichbarer Stand der Technik.
Zu Beginn des Forschungsprojekts werden fahrdynamische Simulationsarbeiten durchgeführt, um die Lastenheft-Anforderungen an einen solchen Biegesensor im Fahrzeug zu ermitteln. Nachfolgend werden eine Reihe magnetostriktiver Sensorkonfigurationen theoretisch und experimentell untersucht. Hierbei wird auf unterschiedliche Anwendungsfälle abgestellt: erstens die Radlastmessung am Pkw-Anhänger und zweitens die Radlastmessung an der Antriebsachse eines Nutzfahrzeugs aus der Agrartechnik.
Die betrachteten Sensorkonfigurationen unterscheiden sich in Messgröße (Biegespannung vs. Schubspannung) und Messstelle (Achsstummel; Innenrohr; Antriebsachse). Vor- und Nachteile der verschiedenen Konfigurationen werden quantifiziert. Bei der Sensor-Auslegung gilt es, den Zielkonflikt zwischen hoher Sensor-Signalstärke und ausreichender mechanischer Festigkeit in allen Fahrzuständen zu beherrschen.
