Messtechnik im Feuer – Temperaturtelemetrie 200°C fest für Kupplungen, Elektromotoren und Kolben

Die Erfassung von Temperaturen an rotierenden Fahrzeugteilen zur Absicherung der Betriebsfestigkeit wird immer relevanter. Die Langzeitbetriebsfestigkeit von kritischen und hochwertigen Bauteilen wie Kupplungen, Elektromotoren und Kolben steht daher besonders im Fokus. Der Temperatur-Impakt auf die Bauelemente in den verschiedenen Betriebsmodi hat keinen Einfluss auf die Funktionssicherheit, sondern auf die Lebensdauer. Mit diesen Daten kann man die Reibleistungsverluste minimieren und Überlastungen im Betrieb ausschließen. Zentrales Werkzeug ist die miniaturisierte Temperaturmessstelle mit berührungsloser und robuster Messdatenübertragung von MANNER.

Insbesondere Nasskupplungen werden immer integrierter und verschachtelter gebaut, wodurch die Temperaturmessung deutlich erschwert wird. Gleiches gilt für E-Motoren die bei neuesten Entwicklungen bereits innerhalb der Kupplung integriert werden. Platz für Messtechnik ist de facto keiner vorhanden.

Auch die Kolbenentwicklung für die immer beliebteren Hybridfahrzeuge benötigt ein zuverlässiges, miniaturisiertes Messmittel, um auch im befeuerten Motor zu messen. Nur so kann nach der simulativen Entwicklung der Schmierprozess optimiert werden und die Temperaturen am Kolben und deren Verteilung bei verschiedenen Lastszenarien gemessen werden, ohne den Kolben selbst in seiner Funktionsweise einzuschränken.

Herausforderung

Die Messtechnik von MANNER nimmt die Herausforderungen, die sich durch diese Applikationen ergeben an und bietet seinen Kunden zudem bei Bedarf das Full-Service Plug and Measure Konzept an.

Messungen in Elektrofahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen sind im Kommen. Hierdurch wird die Messtechnik häufig nahe oder sogar In situ am Elektromotor installiert, um auch dort zu messen, wo die relevanten Messpunkte des Antriebskonzeptes liegen. Dies stellt jedoch besondere Herausforderungen an die Übertragungstechnik dar. MANNER hat hierbei ein robustes und ein über eine Vielzahl von Applikationen erprobtes Übertragungsverfahren entwickelt, dass aus dem Elektromotor hohe Datenraten für die Echtzeitauswertung überträgt und zuverlässig bei 200°C Umgebungstemperatur betrieben werden kann. Neben den hier dargelegten Temperaturkanälen können somit auch beliebig andere Sensoren mit hohen Datenraten angeschlossen werden.

Aufgrund der Komplexität der heutigen Nass-Kupplungen sind 8, 16 und 24 Messkanäle Standard, welche im Inneren verbaut werden müssen. Hier bietet MANNER ein modulares Messverstärkerangebot, welches auf bis zu 48 Kanäle erweiterbar ist.

Neben der Betriebsfestigkeit bei extremen elektromagnetischen Feldern, einer hohen Umgebungstemperatur und den hohen Drehzahlen stellt der Bauraum eine besondere Herausforderung dar, um Messtechnik in das fertige Serienbauteil zu integrieren.
Die von Manner entwickelten kaskadierbaren Miniaturmesseverstärker – die mit nahezu beliebigen Formfaktoren gestaltet werden können – ermöglichen die Integration in noch so kleine Bauräume. Auch die Energie- und Datenübertragung erfolgt mit simplen Kupferringen. Dies erlaubt äußerst innovative Möglichkeiten der Applikationsgestaltung, welche für immer kompaktere Entwicklungen dieser Fahrzeugkomponenten unabdingbar sind.

Aber auch die Betriebsfeste Applikation von miniaturisierten Thermoelementen stellt eine besondere Herausforderung dar. Auch ein an sich simples Thermoelement kann an Kolben, Nass-Kupplungen und E-Motoren aufgrund der hohen Beschleunigungen an die Grenzen kommen. Zusätzlich dürfen kaum mechanische Bearbeitungen an Bauteilen, wie der Kupplung stattfinden, da diese die mechanischen Teile unzulässig schwächen würden. Auch müssen vorhandene Öl Löcher weiter zugänglich sein, um den Realzustand und die Betriebsfestigkeit naturgetreu zu testen. Neben dem Know-how der Betriebsfesten Verlegung und Montage sind auch die Thermoelemente für solche Applikationen von MANNER entwickelt und werden mit besonderen Tests und Fertigungsverfahren veredelt.

Unser Know-how

Als Spezialist der berührungslosen Messdatenübertragung mit einem Messverstärkerportfolio mit bis zu 200°C Elektroniktemperatur und als Dienstleister für Messapplikationen bietet MANNER das Full-Service Package oder auch nur die Telemetrie zur Selbstapplikation.

Durch die Miniaturmesstelemetrie sind auch innovative Möglichkeiten der Applikation gegeben, welche die immer kompakteren Entwicklungen dieser Fahrzeugkomponenten fordern. Die Messtechnik kommt erst nach dem Design. Der typischerweise 9-kanalige Temperaturmessverstärker ist äußerst kompakt (21 x 12 x 5 mm) und wiegt nur 3g. Zur Erweiterung der Messkanäle können mehrere Bausteine kaskadiert werden. Neben diesem Messverstärker sind auch weitere im Portfolio, um jeglicher Bauraumanforderung gerecht zu werden – Fragen Sie heute an!

Die Laufzeit des Systems ist aufgrund der induktiven und wartungsfreien patentierten Sensortelemetrieübertragungstechnik unbegrenzt.

Wir arbeiten standardmäßig mit eigenentwickelten robusten Thermoelementen, die dem zunehmenden Vibrationsgrad mühelos standhalten. Die Test-, Bearbeitungs- und Verlegetechnik basiert auf jahrelangem Know-how.

Abbildung 1: Wir finden überall unseren Platz – Platzierung des 8-Kanal Messverstärkers im Kupplungskorb.

Abbildung 2: PKW-Kolben nach 80 Stunden im Motor unter Feuer ohne Verschleiß weiterhin einsetzbar!

Abbildung 3: 6-Kanal Messverstärker im Miniaturgehäuse und dazugehörige Statorantenne