Nutzfahrzeugtests unter härtesten Bedingungen

Simulation weltweiter Einsatzbedingungen

„Geeignete Sensortechnologie spielt eine wesentliche Rolle bei der genauen Lasterfassung zur Abstimmung und Qualitätskontrolle unserer Fahrzeuge“, sagt ein Versuchsingenieur des Herstellers. Jeder Prototyp durchläuft ein sorgfältig abgestimmtes Testprogramm. „Es beginnt mit unserer Teststrecke zur Erfassung des gesamten Schwingverhaltens. Hier können wir vielfältigste Bedingungen simulieren, um Gegebenheiten rund um die Welt zu abzubilden.“

Das Fahrzeug wird dabei über unterschiedlichste Fahrbahntypen, Straßenbeläge und Hindernisse wie Bodenschwellen, Schlaglöcher, Bahnübergänge oder Kopfsteinpflaster geführt. Durch Steigungen, Gefälle, Kurven, nasse und rutschige Messabschnitte werden sämtliche Streckenteile und Manöver-Abfolgen hinsichtlich zulässiger Höchstbeanspruchungen ausgewertet.

Die Schwingungsbelastungen werden dabei an kritischen Punkten des Fahrzeugs erfasst. Ziel ist sowohl die Kontrolle, ob die tatsächlichen Belastungen im Rahmen der Berechnungen liegen, als auch, Referenzdaten für die anschließenden Betriebslast-Nachfahrversuche zu gewinnen. Inertiale ASC-Sensoren erfassen dafür präzise Beschleunigungen und Richtungen, Drehbewegungen, maximale Geschwindigkeiten und Umkehrpunkte. Daraus werden weitere relevante Kräfte und komplexe mechanische Spannungsbelastungen berechnet, denen die Bauteile später am Prüfstand über längere Zeit intensiv ausgesetzt werden.

ASC 5525MF: der ‚Allround‘-Beschleunigungssensor

„Die verwendeten Sensoren müssen für unsere Zwecke äußerst robust und vielseitig sein“, konstatiert der Ingenieur. Triaxiale kapazitive Beschleunigungssensoren vom Typ ASC 5525MF (Medium Frequency) bieten sich besonders für diesen Einsatz an. Mit Messbereichen von ±2 bis ±200g und einem breiten Frequenzgang von 0 bis 7 kHz (±3 dB) eignen sie sich speziell für die Messung niedriger und mittlerer Frequenzen.

Denn viele für Nutzfahrzeuge typische Fahrmanöver erfordern Messbereiche bis maximal 100 Hz. „Ohne die Möglichkeit zur präzisen Erfassung niedriger Frequenzgänge könnten wir auf Testfahrten nicht die realen Gegebenheiten und Belastungen abbilden.“

Die robuste Bauweise des ASC 5525MF sorgt für hohe Beständigkeit gegenüber wiederholten Stoßbelastungen bis 6.000g. Er ist in ein zuverlässiges Edelstahlgehäuse mit Schutzklasse IP67 eingebettet. All das und seine flexiblen Installationsmöglichkeiten machen den analogen Beschleunigungssensor ideal für die exakte Datenerfassung unter stark variierenden, teils unerwarteten und widrigen Gelände-, Umwelt- und Klimabedingungen.

Wochenlanges Finetuning mit kapazitiver Messtechnologie

Nach Abschluss der Messfahrten werden die Nutzfahrzeuge in einem zweiten Schritt eingehend auf dem Prüfstand getestet. Um Dauerbelastungen über die Lebensdauer zu simulieren, werden sie wochenlang mit servohydraulischen Prüfanlagen „durchgerüttelt“. Dies bildet jene Bewegungen und Belastungen ab, die im realen Betrieb erwartet werden.

„In sogenannten Nachfahrversuchen wird mit Hilfe innovativer Sensoren das tatsächliche Einsatzprofil nachgefahren“, erläutert der Leiter des Mess- und Kalibrierlabors des Fahrzeugherstellers. „Aus diesen Versuchsreihen wird dann die Beanspruchung einzelner Bauteile und des Gesamtfahrzeugs auf Tausende weitere Kilometer hochgerechnet.“ Was erhebliche Synergien bringt, einschließlich der Reduktion von Zeit und Verschleiß, Personal-, Treibstoff- und Materialkosten.

Die automatisierten 24/7-Nachfahrversuche können bis zu 400 Stunden und darüber hinaus in Anspruch nehmen. Aus dem Gelernten wird die Materialfestigkeit kritischer Komponenten optimiert und die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Minderung der Beanspruchung und Erhöhung der Lebensdauer – wie etwa Schwingungsdämpfungsmaßnahmen – evaluiert und nachgesteuert.

Inertialsensoren herausragender Präzision und Stabilität

Die korrekte Messung linearer Beschleunigungsanteile ist für die valide Erfassung und Auswertung des Belastungsgeschehens wesentlich. „Wir benötigen exakte Beschleunigungssensoren, die leicht zu handhaben und zu montieren sind“, so der Messexperte. “Sie müssen robust sein und langfristig stabile Ergebnisse liefern. Spritzwasser, Staub und Schmutz dürfen den Sensoren nichts anhaben.“

ASC 5525MF Accelerometer eignen sich für diese intensiven Testreihen besonders gut. Ihr kompaktes Design vereinfacht den raschen Ein- und Ausbau – ein grundlegender Vorteil bei NVH- (Noise, Vibration, Harshness) und Prüfstandanwendungen.

Basierend auf bewährter MEMS-Technologie und dem kapazitiven Messprinzip, ermöglichen sie die Erfassung kleinster Beschleunigungskräfte in drei Freiheitsgraden über einen weiten Frequenzgang. Damit sind höchste Messgenauigkeit und langfristig stabile Ergebnisse gesichert. Die ASC 5525MF-Serie wird daher gerne an Prüfständen, im Fahrzeug- und Straßenmonitoring und vielen weiteren Anwendungsbereichen eingesetzt.