DE102007015927A1

DE102007015927A1 - Rim fastening device for motor vehicle, has wheel bolt for fastening rim to wheel hub, and sensor electronics accommodated in sensor housing and detecting presence and position of wheel bolt

Info

Publication number: DE102007015927A1
Application number: DE200710015927
Authority: DE
Inventors: Frank Meyer; Manfred Ringlstetter; Holger Stelzer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-10-09

Abstract

The device (1) has a wheel bolt (2) for fastening a rim (4) to a wheel hub (3). Sensor electronics (6) detects presence and a position of the wheel bolt. The sensor electronics is arranged such that the position of the wheel bolt is detected relative to the hub or the rim. The sensor electronics is accommodated in sensor housing (9). The sensor electronics is arranged on a side of the rim, where the side is turned towards the hub. The sensor electronics is integrated into the hub.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehelementbefestigungseinrichtung mit mindestens einem Drehelementbefestigungselement zur Befestigung des Drehelements an eine Nabe.The The invention relates to a rotary element fastening device with at least a rotary member fixing member for fixing the rotary member to a hub.

Unter Drehelementen sollen alle Elemente verstanden sein, die mittelbar oder unmittelbar an eine Welle befestigt werden, wie etwa Windräder, Turbinen oder Räder etwa für Kraftfahrzeuge. Derartige Drehelemente sind mit der Welle meist derart verbunden, dass sie an einer Nabe, die mit der Welle verbunden ist, befestigt werden. Ein Autorad etwa wird über seine Felge mit der Radnabe verbunden. Diese Verbindung erfolgt üblicherweise über eine Verschraubung an mehreren Stellen zwischen Felge und Nabe. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll die Erfindung im folgenden anhand einer Radbefestigungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, beschrieben werden. Der Begriff "Nabe" sei im Folgenden stellvertretend für jedes Element bezeichnet, das ein Drehelement mit einer Welle verbindet. Sollte eine Befestigung direkt an der Welle erfolgen, so wäre der Begriff "Nabe" mit dem Begriff Welle gleichbedeutend. Dem Fachmann gelingt die Übertragung auf andere Drehelemente auf leichte Weise.Under Turning elements should be understood as all elements that are indirect or attached directly to a shaft, such as wind turbines, turbines or wheels about for motor vehicles. such Rotary elements are usually connected to the shaft in such a way that they attached to a hub connected to the shaft. A car wheel about is about his rim with the wheel hub connected. This connection is usually over a screw connection in several places between rim and hub. Without limiting the generality of the invention in the following with reference to a wheel attachment device, in particular for motor vehicles. The term "hub" is hereinafter referred to as representative of each element, which connects a rotary element with a shaft. Should be a fixture take place directly on the shaft, so the term "hub" would synonymous with the term wave. The person skilled in the transfer succeeds on other rotary elements in an easy way.

Aus den Dokumenten GB 2 320 751 A , EP 0 305 231 A1 und US-4,645,397 sind Einrichtungen bekannt, mittels derer eine mechanische Sicherung der Radbolzen bzw. der Radmuttern möglich ist, mittels derer eine Befestigung eines Rades an eine Radfelge erfolgt. Hierbei geht die GB 2 320 751 A von dem Problem aus, dass sich Radmuttern aufgrund der Rotationsbewegung des Rades sowie aufgrund von auftretenden Druck- und Scherkräften auf das Rad lösen können. Als Lösung wird hier vorgeschlagen, die Radmuttern mittels einer ringförmigen Anordnung, auf der zylinderförmige Elemente an Stellen aufgebracht sind, die zu den Stellen korrespondieren, an denen sich die Muttern befinden, vor einer ungewollten Verdrehung zu schüt zen, indem die ringförmige Sicherheitsanordnung mit ihren zylindrischen Elementen auf die Radmuttern gesetzt wird.From the documents GB 2 320 751 A . EP 0 305 231 A1 and US 4,645,397 Devices are known by means of which a mechanical securing of the wheel bolts or the wheel nuts is possible, by means of which a fastening of a wheel to a wheel rim takes place. Here goes the GB 2 320 751 A from the problem that wheel nuts can come loose due to the rotational movement of the wheel and due to pressure and shear forces acting on the wheel. As a solution is proposed here, the wheel nuts by means of an annular arrangement, are applied to the cylindrical elements in places that correspond to the places where the nuts are to protect against unwanted rotation zen by the annular safety assembly with its cylindrical Elements is placed on the wheel nuts.

Aus der genannten US-4,645,397 ist eine Sicherheitskappe für eine Radmutter bekannt, die fest mit der Radmutter verbunden werden kann. Die Sicherheitskappe weist eine zylindrische Hülle und eine Verschlußkappe auf. Nach Befestigung der Sicherheitskappe kann die zylindrische Hülse frei um die Achse der Radmutter rotieren, so daß kein Drehmoment auf die Radmutter übertragen werden kann. Somit ist die Radmutter und damit die Reifenbefestigung vor einem unautorisierten Lösen dieser Befestigung geschützt. Erst nach Entfernen der Sicherheitskappe durch Aufbrechen der zylindrischen Hülse kann eine beabsichtigte Lösung der Verbindung erfolgen.From the mentioned US 4,645,397 a safety cap for a wheel nut is known, which can be firmly connected to the wheel nut. The safety cap has a cylindrical sleeve and a closure cap. After mounting the safety cap, the cylindrical sleeve can rotate freely about the axis of the wheel nut, so that no torque can be transmitted to the wheel nut. Thus, the wheel nut and thus the tire fitting is protected from unauthorized release of this attachment. Only after removal of the safety cap by breaking the cylindrical sleeve can be made an intended solution of the compound.

Neben den genannten bekannten Möglichkeiten der Sicherung der Radbolzen bzw. Radmuttern gegen eine unbeabsichtigte oder unautorisierte Verdrehung, die in einem Lösen der Verbindung resultieren könnte, sind aus den Schriften US 2002/0031416 A1 , US-4,709,654 und GB 2 340 976 A Vorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe ein ungewolltes Lösen angezeigt werden kann.In addition to the above-mentioned known ways of securing the wheel bolts or nuts against unintentional or unauthorized rotation, which could result in a release of the compound, are from the writings US 2002/0031416 A1 . US 4,709,654 and GB 2 340 976 A Devices are known, with the help of an unwanted loosening can be displayed.

Gemäß US 2002/0031416 A1 wird über die festgezogenen Radmuttern eines LKW-Rades eine Anzeigeeinrichtung aus ringförmig angeordneten Kunststoffelementen gelegt, wobei jedes Kunststoffelement auf einer Radmutter angebracht wird und die einzelnen Kunststoffelemente miteinander verbunden sind. An den Verbindungsstellen befinden sich optisch sichtbar gemachte Verbindungspunkte. Wird bei dieser Anordnung eine Radmutter durch Drehung im Gegenuhrzeigersinn gelöst, so löst sich eine Verbindung der entsprechenden Kunststoffteile mit der Folge, dass das optisch sichtbar gemachte Verbindungselement abbricht und zu Boden fällt. Eine visuelle Überprüfung der Räder ergibt somit schnell einen Hinweis auf eine versuchte Manipulation.According to US 2002/0031416 A1 is placed on the tightened wheel nuts of a truck wheel, a display device of annularly arranged plastic elements, each plastic element is mounted on a wheel nut and the individual plastic elements are connected together. At the connection points there are optically visible connection points. If, in this arrangement, a wheel nut is released by rotation in the counterclockwise direction, then a connection of the corresponding plastic parts dissolves, with the result that the optically made connecting element breaks off and falls to the floor. A visual check of the wheels thus quickly gives an indication of an attempted manipulation.

Aus der US 4,709,654 ist eine Radmutter bekannt, die in ihrem Inneren auf ihrer Achse eine federgelagerte stiftartige An ordnung beinhaltet. Bei korrekter Montage schließt der Stift mit der Oberseite der Mutter ab, während bei einer Manipulation (Aufdrehen der Radmutter) dieser Stift von der Feder nach außen transportiert wird und somit über die Mutter heraus steht. Dies wiederum erlaubt eine schnelle Überprüfung des Rades auf unautorisierte Manipulationen.From the US 4,709,654 is known a wheel nut, which includes a spring-mounted pin-like arrangement in its interior on its axis. When properly assembled, the pin terminates with the top of the nut, while during a manipulation (unscrewing the wheel nut) this pin is transported by the spring outward and thus stands out over the nut. This in turn allows a quick check of the wheel for unauthorized manipulations.

Schließlich schlägt die GB 2 340 976 A zwei ringförmige Scheiben vor, die mit der Radnabe bzw. der Radfelge verbunden sind, wobei nach Montage des Rades auf der Radnabe die beiden metallischen Scheiben miteinander in Kontakt geraten. Sobald unautorisiert versucht wird, das Rad von der Nabe zu entfernen, wird der Kontakt der Scheiben unterbrochen, wodurch ein Alarm ausgelöst wird.Finally, the beats GB 2 340 976 A two annular discs before, which are connected to the wheel hub or the wheel rim, wherein after installation of the wheel on the hub, the two metallic discs come into contact with each other. As soon as an unauthorized attempt is made to remove the wheel from the hub, the contact between the discs is interrupted, which triggers an alarm.

Nachteil bei diesen bekannten Lösungen ist, dass die genannten (optischen) Hinweise sich auf den Bereich des Rades oder der Radbefestigung beschränken und somit leicht übersehen werden können. Hieraus resultiert die Gefahr einer ernsthaften Gefährdung von Personen (beispielsweise Autoinsassen), wenn die Räder nicht kontrolliert oder Hinweise auf ein Lösen der Radbefestigung übersehen werden sollten. Auch ein wirksamer Diebstahlschutz kann durch die bekannten Lösungen nicht gewährleistet werden.disadvantage in these known solutions is that the said (optical) Refer to the area of the wheel or the wheel attachment limited and thus easily overlooked can. This results in the danger of serious danger of people (for example, car occupants) when the wheels not checked or overlooked evidence of loosening the wheel attachment should be. Even an effective theft protection can by the known solutions can not be guaranteed.

Es besteht folglich die Aufgabe, eine Radbefestigung oder allgemeiner eine Drehelementbefestigung anzugeben, die sicherer als bisher vor unbefugten Eingriffen geschützt ist und/oder es in zuverlässiger Weise ermöglicht, ein ungewolltes Lösen der Befestigung zu erkennen.It is therefore the object to provide a wheel mounting or more generally a rotary element mounting, the safer than before from unauthorized Protected th intervention is protected and / or it reliably allows to detect an unwanted loosening of the attachment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drehelementbefestigungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Diese weist mindestens ein Drehelementbefestigungselement zur Befestigung des Drehelements an eine Nabe und eine Sensorelektronik zur Detektion des Vorhandenseins und/oder der Position des Befestigungselements auf. Die erfindungsgemäß vorgesehene Sensorelektronik ermöglicht eine automatische Rückmeldung an den Fahrer oder andere Personen (Auslösen eines Notrufs), wenn ein unbeabsichtigtes oder unautorisiertes Lösen der Drehelement- bzw. Radbefestigung erfolgt. Alternativ oder zusätzlich können Informationen an Steuergeräte übermittelt werden, die geeignete sicherheitsrelevante Funktionen auslösen können. Somit kann dem Fahrer beispielsweise ein Lösen der Radbefestigung automatisch gemeldet werden. Zusätzlich kann beispielsweise ein Steuergerät im Fahrzeug eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder eine automatische Bremsung auslösen, wenn die Sensorelektronik ein Lösen der Radbefestigung detektiert. Schließlich können beispielsweise auch im Fahrzeug vorhandene Pre-Crash-Funktionen (vorzeitiges Anlegen der Reibbeläge der Bremse, Aktivierung der Gurtstraff-Funktion, Zünden des Airbags etc.) aktiviert werden, so dass die Fahrzeuginsassen im Falle des Lösens des Rades von dem Fahrzeug bestmöglich geschützt sind.These The object is achieved by a rotary element fastening device solved according to claim 1. This points at least one rotary element fastening element for fastening the rotary element to a hub and sensor electronics for detecting the presence and / or the position of the fastener. The inventively provided Sensor electronics enable automatic feedback to the driver or other persons (triggering an emergency call), if an unintentional or unauthorized release of the rotary element or wheel attachment takes place. Alternatively or in addition can transmit information to ECUs which trigger appropriate security-related functions can. Thus, the driver, for example, a release the wheel attachment are reported automatically. additionally For example, a control unit in the vehicle, a speed limit or trigger an automatic braking when the sensor electronics a release of the wheel attachment detected. After all For example, pre-crash functions can also be present in the vehicle (Premature application of friction linings of the brake, activation the belt tensioning function, ignition of the airbag, etc.) activated be so that the vehicle occupants in case of loosening the best possible protection of the wheel of the vehicle are.

Die vielfältigen Methoden der automatischen Erkennung eines Lösens der Drehelementbefestigung und des automatischen Einleitens von Sicherungsmaßnahmen bewältigt die Erfindung mittels der vorgeschlagenen Sensorelektronik zur Detektion des Vorhandenseins des Befestigungselements oder zur Detektion der Position des Befestigungselements, das das Drehelement an der Nabe befestigt. Hierzu kann die Sensorelektronik mit Vorteil derart ausgestaltet sein, dass die Position des Befestigungselements relativ zur Nabe oder zum Drehelement detektiert wird. Bei Kraftfahrzeugen wird typischerweise ein Rad durch Verschrauben der Felge mit der Radnabe des Fahrzeugs befestigt. Als Befestigungselemente dienen zumeist Radbolzen, die ein (Außen-)Gewinde aufweisen, um sie in ein Innengewinde der Radnabe festzuschrauben. Als Position des Befestigungselements kann beispielsweise der Abstand eines Bezugspunkts auf dem Befestigungselement von einem weiteren Bezugspunkt auf der Nabe oder dem Drehelement definiert werden. Bei korrekter Befestigung hat dieser Abstand einen vorgegebenen Wert. Sollte sich die Befestigung lösen, kann dies beispielsweise zu einer Erhöhung des Abstandes führen, die ihrerseits von der Sensorelektronik detektiert wird. Auf diese Weise kann möglichst früh ein Lösen der Befestigung festgestellt werden.The various methods of automatic detection of a Solving the rotary element mounting and the automatic Introducing safeguards manages the Invention by means of the proposed sensor electronics for detection the presence of the fastener or for the detection of Position of the fastener that holds the rotating element on the hub attached. For this purpose, the sensor electronics can advantageously be configured in this way be that the position of the fastener relative to the hub or to the rotary element is detected. In motor vehicles is typically a Wheel secured by bolting the rim to the wheel hub of the vehicle. As fasteners are usually wheel bolts, the (external) thread have to screw into an internal thread of the wheel hub. As the position of the fastener, for example, the distance a reference point on the fastener of another Reference point on the hub or the rotary element can be defined. When correctly fastened, this distance is a given Value. Should the attachment loosen, this can for example lead to an increase in the distance, in turn is detected by the sensor electronics. This way you can as possible early loosening of the attachment can be determined.

Selbstverständlich ist es prinzipiell auch möglich, nur das Vorhandensein eines Befestigungselements zu detektieren, wobei die Sensorelektronik in diesem Fall das Fehlen oder erst das bereits erfolgte Lösen der Befestigung detektieren würde.Of course It is also possible in principle, only the presence a fastener to detect, wherein the sensor electronics in In this case, the absence or only the already done release the attachment would detect.

Bei den Befestigungselementen kann es sich auch um mehrteilige Befestigungselemente, wie etwa Schrauben-Mutter-Kombinationen handeln. In solchen Fällen ist die Sensorelektronik mit Vorteil derart ausgestaltet, dass die Position eines Teils des Befestigungselements relativ zur Nabe oder zum Drehelement oder relativ zu einem anderen Teil des Befestigungselements detektiert wird. Auf diese Weise kann etwa bei einer Schrauben-Mutter-Kombination die relative Lage von Schraube zu Mutter detektiert werden.at the fastening elements can also be multi-part fastening elements, how about screw-nut combinations act. In such cases the sensor electronics is advantageously designed such that the Position of a part of the fastener relative to the hub or to the rotary member or relative to another part of the fastener is detected. In this way can be about a screw-nut combination the relative position of screw to nut are detected.

Es ist von Vorteil, wenn die Sensorelektronik in einem Gehäuse untergebracht ist. Auf diese Weise können die Sensorelemente auf einfache Weise in dem Sensorgehäuse befestigt oder gelagert werden und zudem vor Umwelteinflüssen (Schmutz, Bremsstaub, Feuchtigkeit etc.), welche negative Auswirkungen auf die empfindliche Sensorik haben können, geschützt werden.It is advantageous if the sensor electronics in a housing is housed. In this way, the sensor elements attached in a simple manner in the sensor housing or be stored and also against environmental influences (dirt, Brake dust, humidity etc.), which negatively affects which may have sensitive sensors, protected become.

Es ist auch möglich, die Sensorelektronik in die Radnabe zu integrieren. Hierdurch ließe sich die Sensorelektronik noch wirksamer vor äußeren Einflüssen und Manipulationen schützen.It It is also possible to use the sensor electronics in the wheel hub integrate. This would allow the sensor electronics even more effective against external influences and protect manipulations.

Es ist zweckmäßig, wenn die Sensorelektronik auf der der Nabe oder Welle zugewandten Seite des Drehelements angeordnet ist. Die Sensorelektronik ist dann von außen unzugänglich, beispielsweise hinter der Radnabe angebracht.It is useful if the sensor electronics on arranged the hub or shaft facing side of the rotary member is. The sensor electronics are then inaccessible from the outside, for example, mounted behind the wheel hub.

Die Sensorelektronik weist mindestens einen, mit Vorteil zwei oder mehr Sensoren auf, die das Vorhandensein oder die Position des Befestigungselements detektieren können. Hierzu eignen sich aus dem Stand der Technik bekannte Abstands- und/oder Positionssensoren, die beispielsweise eines der folgenden Messverfahren anwenden: Optische Messung (Lichtschranke, Triangulation, axiale Messung), Widerstandsmessung (Zweipunktmessung beispielsweise über einen eingeschraubten Bolzen als Befestigungselement), Abstandsmessung über Luftspaltmessung (induktiv, kapazitiv, Wirbelstrom) oder Abstandsmessung über Ultraschall, Radar etc. Die genannten Messmethoden eignen sich zur Detektion des Vorhandenseins und/oder der Position eines Befestigungselements, wie etwa eines Radbolzens oder einer Radmutter.The Sensor electronics have at least one, advantageously two or more Sensors on the presence or position of the fastener can detect. Suitable for this purpose from the state of Technically known distance and / or position sensors, for example Use one of the following measuring methods: Optical measurement (light barrier, Triangulation, axial measurement), resistance measurement (two-point measurement for example, via a screwed bolt as a fastener), Distance measurement via air gap measurement (inductive, capacitive, Eddy current) or distance measurement via ultrasound, radar etc. The measuring methods mentioned are suitable for detecting the presence and / or the position of a fastener, such as a Wheel bolt or a wheel nut.

Umfasst etwa das Befestigungselement einen im wesentlichen zylindrischen Bolzen (Radbolzen), so ist es zweckmäßig, mindestens einen Sensor in Längsrichtung des Bolzens und mindestens einen Sensor senkrecht zur Längsrichtung des Bolzens anzuordnen. Auf diese Weise kann die Position des Bolzens in der von den Sensoren definierten Ebene oder in dem von den Sensoren definierten Raum der Detektion erfasst werden. Es können auch unterschiedliche Arten von Sensoren parallel eingesetzt werden. Im genannten Beispiel des Radbolzens kann etwa senkrecht zur Längsrichtung des Bolzens (normal auf den Befestigungsbolzen) eine optische Lichtschranke eingesetzt werden. Solange die Lichtschranke von dem Befestigungselement (Radbolzen) unterbrochen wird, kann sowohl das Vorhandensein desselbigen als auch eine ausreichende Einschraubtiefe erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich kann axial auf den Radbolzen beispielsweise eine Abstandsmessung mittels Ultraschall erfolgen. Entsprechend des sensierten Abstandes zwischen Befestigungselement (Radbolzen) und Sensorelement kann auf die Einschraubtiefe und Einschraubgüte geschlossen werden.If, for example, the fastening element comprises a substantially cylindrical bolt (wheel bolt), then it is expedient to have at least one sensor in the longitudinal direction of the bolt and at least one NEN sensor to arrange perpendicular to the longitudinal direction of the bolt. In this way, the position of the bolt can be detected in the plane defined by the sensors or in the space of detection defined by the sensors. Different types of sensors can be used in parallel. In the mentioned example of the wheel bolt, an optical light barrier can be used approximately perpendicular to the longitudinal direction of the bolt (normal to the fastening bolt). As long as the light barrier is interrupted by the fastening element (wheel bolt), both the presence of the same and a sufficient depth of engagement can be detected. Alternatively or additionally, for example, a distance measurement by means of ultrasound can take place axially on the wheel bolts. Depending on the sensed distance between the fastening element (wheel stud) and the sensor element, it is possible to deduce the screw-in depth and screw-in quality.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Sensorelektronik mit einer Auswerteeinheit in Wirkverbindung steht. Die von der Sensorelektronik erfassten Werte können auf diese Weise ausgewertet werden. Abhängig vom Ergebnis dieser Auswertung können geeignete Maßnahmen, wie sie bereits angesprochen wurden, ergriffen werden.It is particularly advantageous if the sensor electronics with an evaluation is in active connection. The values recorded by the sensor electronics can be evaluated in this way. Dependent from the result of this evaluation, appropriate measures, as already mentioned, be taken.

Es kann sinnvoll sein, wenn die Auswerteeinheit über Referenzwerte für die Position des Befestigungselements verfügt und derart ausgestaltet ist, dass sie von der Sensorelektronik ermittelte Positionswerte mit diesen Referenzwerten vergleicht. Auf diese Weise kann beispielsweise zur Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen oder Längenabweichungen einzelner Radbolzen ein Speicher vorgesehen sein, in dem für jedes eingeschraubte Befestigungselement ein Referenzwert gespeichert werden kann. Die Referenzwerte werden z. B. nach einem Reifenwechsel initialisiert und nach festem Anziehen eines Radbolzens neu ermittelt und in dem Speicher abgelegt. Nach einer regulären Messung der Position des Befestigungselements (Einschraubtiefe des Radbolzens) kann das Messergebnis mit dem Referenzwert verglichen werden, um eine Abweichung zum Soll-Zustand festzustellen. Zudem können sich Referenzwerte auch auf normierte Befestigungselemente beziehen, so dass die Verwendung nicht normierter oder unsachgemäßer Radbolzen (zu lang, zu kurz) erkannt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine fehlerhafte Montage der Radfelge ausschließen.It This may be useful if the evaluation unit has reference values for the position of the fastener has and is configured such that it detected by the sensor electronics Comparing position values with these reference values. In this way can, for example, to take into account manufacturing tolerances or length deviations of individual wheel bolts a memory be provided in the for each screwed fastener a reference value can be stored. The reference values will be z. B. initialized after a tire change and after tightening a Wheel bolt newly determined and stored in the memory. After a regular measurement of the position of the fastener (Screw depth of the wheel bolt), the measurement result with the reference value be compared to determine a deviation to the desired state. In addition, reference values can also be based on standardized fastening elements so that use is not standardized or improper Wheel bolt (too long, too short) can be detected. In this way can be excluded a faulty mounting of the wheel rim.

Die Ergebnisse der Auswerteeinheit lassen sich auf verschiedene Weise weiterverarbeiten. Hierfür sollen im folgenden verschiedene Beispiele angegeben werden.The Results of the evaluation unit can be done in different ways processed. For this purpose, in the following different Examples are given.

Die Auswerteeinheit kann beispielsweise mit einem Anzeigegerät verbunden sein. Hierdurch lässt sich ein Warnsignal an den Fahrer ("Rad locker", "Werkstatt aufsuchen" und/oder akustische und/oder optische Signale) ausgeben.The Evaluation unit can, for example, with a display device be connected. This will cause a warning signal the driver ("wheel loose", "visit workshop" and / or acoustic and / or optical signals).

Die Auswerteeinheit kann mit einem Steuergerät verbunden sein. Hierdurch können weitere Maßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise kann ein Signal für eine Fahrzeug-Zwangsstilllegung (Anfahrverweigerung) erfolgen. Vor Fahrtbeginn wird hierzu eine Messung ausgeführt. Sind die Radbolzen nicht ordnungsgemäß befestigt, wird das Fahrzeug festgebremst, so dass der Fahrer nicht mehr losfahren kann. Alternativ kann auch in das Motormanagement eingegriffen werden, etwa indem die Drehzahl begrenzt wird, um z. B. eine Fahrt nur mit geringer Geschwindigkeit (etwa zur nächsten Werkstatt) zuzulassen. Auch Eingriffsignale zum Regeln der Fahrzeuggeschwindigkeit sind zweckmäßig, insbesondere wenn sich das Befestigungselement (Radbolzen) während der Fahrt lösen sollte.The Evaluation unit can be connected to a control unit. As a result, further measures can be initiated become. For example, a signal for a vehicle forced shutdown (start refusal) respectively. Before the start of the journey, a measurement is carried out for this purpose. Are the wheel bolts not properly attached, The vehicle is braked so that the driver does not drive off can. Alternatively, it is also possible to intervene in the engine management, for example, by the speed is limited to z. B. a ride only with low speed (about the next workshop) permit. Also intervention signals for controlling the vehicle speed are useful, especially if the fastener (Wheel bolts) should solve while driving.

Schließlich kann an das Auslösen von Pre-Crash-Funktionen gedacht werden, insbesondere bei Detektion eines sich während der Fahrt lösenden Rades (Lösen aller Befestigungsbolzen an einer Nabe). In diesem Fall kann ein Airbag ausgelöst werden, Bremsbeläge angelegt werden, ein aktiver Lenkwinkeleingriff (z. B. bei Steer-by-Wire-Systemen) erfolgen, Gurtstraffer aktiviert werden, der Sitz aktiv verstellt werden (um Insassen in eine crashgünstige Sitzposition zu versetzen), eine Notbremsung eingeleitet werden und so fort.After all can be thought of triggering pre-crash functions especially when detecting a while driving releasing wheel (loosening all fastening bolts on a hub). In this case, an airbag can be triggered brake pads are applied, an active steering angle intervention (eg in steer-by-wire systems), belt tensioner activated be actively seated (to put occupants in a crash-prone position) Seat position), an emergency braking be initiated and so on.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, wenn (Funk-)Signale abgesetzt werden, die etwa von einem Notrufsystem oder von einem anderen Empfänger (Polizei, Feuerwehr, Mobilfunkgerät des Fahrzeugbesitzers zur Diebstahlerkennung) empfangen werden können, so dass vom Empfänger weitere Maßnahmen eingeleitet werden können.After all it may be useful if (radio) signals issued be that from an emergency call system or from another receiver (Police, fire department, mobile device of the vehicle owner for theft detection), so that the recipient may take further action can.

Es versteht sich, dass die genannten und noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der hier dargestellten Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung realisiert werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the said and yet to be explained Features of the invention not only in the combination shown here, but also realized in other combinations or in isolation can be without the scope of the present invention to leave.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der beigefügten Zeichnung illustriert ist.The The invention and its advantages will be described below with reference to an embodiment explained in more detail in the attached Drawing is illustrated.

Es zeigtIt shows

1 eine erfindungsgemäße Drehelementbefestigungseinrichtung schematisch in einer Schnittansicht. 1 a rotary element fixing device according to the invention schematically in a sectional view.

Die Drehelementbefestigungseinrichtung 1 weist (mindestens) ein Drehelementbefestigungselement, hier ein Radbolzen 2, zur Befestigung eines Drehelements, hier der Felge 4, an eine Nabe, hier der Radnabe 3, auf. Typischerweise ist ein Rad über seine Felge 4 an mehreren Stellen entlang eines Kreises um die Wellenachse über die Radnabe 3 mit der Welle des Fahrzeugs verbunden. Dargestellt in 1 ist ein Längsschnitt durch den Radbolzen 2 und die erfindungsgemäße Drehelementbefestigungseinrichtung 1, die eine Sensorelektronik 6 zur Detektion des Vorhandenseins und insbesondere der Position des Befestigungselements, hier des Radbolzens 2, aufweist.The rotary element fixing device 1 has (at least) a rotary element fastening element, here a wheel bolt 2 , for fixing a rotary element, here the rim 4 , to a hub, here the wheel hub 3 , on. Typically, a wheel is over its rim 4 at several points along a circle around the shaft axis via the wheel hub 3 connected to the shaft of the vehicle. Shown in 1 is a longitudinal section through the wheel bolt 2 and the rotary element fixing device according to the invention 1 containing a sensor electronics 6 for detecting the presence and in particular the position of the fastening element, here the wheel bolt 2 , having.

Die Sensorelektronik 6 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Sensoren 7 und 8, wobei ein Sensor 8 axial, d. h. in Längsrichtung des Radbolzens 2, und der andere Sensor 7 radial, d. h. senkrecht zur Längsrichtung des Radbolzens 2, angeordnet ist. Beide Sensoren 7 und 8 sind in einem Sensorgehäuse 9 gelagert und untergebracht, so dass sie soweit als möglich vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Das Sensorgehäuse 9 ist weiterhin von außen nicht zugänglich, da hinter der Radnabe 3 angeordnet, so dass auch ein optimaler Schutz vor mutwilligen Beschädigungen, Diebstahl etc. besteht. Das Sensorgehäuse 9 ist an der Radnabe 3 angeordnet.The sensor electronics 6 includes in this embodiment two sensors 7 and 8th where a sensor 8th axially, ie in the longitudinal direction of the wheel bolt 2 , and the other sensor 7 radially, ie perpendicular to the longitudinal direction of the wheel bolt 2 , is arranged. Both sensors 7 and 8th are in a sensor housing 9 stored and housed so that they are protected as far as possible from environmental influences. The sensor housing 9 is still not accessible from the outside, because behind the wheel hub 3 arranged, so that an optimal protection against intentional damage, theft, etc. exists. The sensor housing 9 is at the wheel hub 3 arranged.

Alternativ wäre es beispielsweise möglich, einen Sensor im Inneren der Radnabe 3 an deren Innengewinde 5 zu positionieren. Dieser Sensor könnte etwa über eine Widerstandsmessung das Vorhandensein des Radbolzens 2 im Innengewinde 5 der Radnabe detektieren. Bei Stromunterbrechung (Widerstand Unendlich) würde ein Hinweis auf das Fehlen des Radbolzens 2 gegeben werden.Alternatively, it would be possible, for example, a sensor inside the wheel hub 3 at the internal thread 5 to position. This sensor could about a resistance measurement the presence of the wheel bolt 2 in the internal thread 5 detect the wheel hub. When power is interrupted (resistance infinity) would be an indication of the absence of the wheel bolt 2 are given.

Die beiden Sensoren 7 und 8 sind mit einer Auswerteeinheit 10 verbunden, die die Ausgangssignale der Sensoren 7 und 8 empfängt und weiterverarbeitet.The two sensors 7 and 8th are with an evaluation unit 10 connected to the output signals of the sensors 7 and 8th receives and processes.

Wie bereits erwähnt, lässt sich beispielsweise als radialer Sensor 7 eine optische Lichtschranke einsetzen. Solange die Lichtschranke von dem Radbolzen 2 unterbrochen wird, kann sowohl auf das Vorhandensein desselbigen als auch auf eine ausreichende Einschraubtiefe geschlossen werden. Löst sich der Radbolzen 2 jedoch aus dem Innengewinde 5 der Radnabe 3 und verschiebt sich somit um das entsprechende Stück entlang der Achse des Radbolzens 2, bis die Lichtschranke nicht mehr unterbrochen wird, so meldet das Ausgangssignal des Sensors 7 das Lösen des Radbolzens 2 an die Auswerteeinheit 10.As already mentioned, can be, for example, as a radial sensor 7 insert an optical light barrier. As long as the photocell from the wheel bolt 2 is interrupted, it can be concluded both on the existence desselbigen as well as a sufficient depth of engagement. Loosen the wheel bolt 2 however, from the internal thread 5 the wheel hub 3 and thus shifts around the corresponding piece along the axis of the wheel bolt 2 until the light barrier is no longer interrupted, the sensor output signal indicates 7 the release of the wheel bolt 2 to the evaluation unit 10 ,

Alternativ oder (in diesem Ausführungsbeispiel) zusätzlich ist als axialer Sensor 8 eine Abstandssensor (Ultraschallsensor) vorgesehen, der aus der Laufzeit des entsprechenden (Ultraschall-)Signals den Abstand zwischen Sensoroberfläche und Stirnfläche des Radbolzens 2 messen kann. Hieraus ergibt sich bei bekannter Geometrie der Drehelementbefestigungseinrichtung die Einschraubtiefe des Radbolzens 2. Diese Berechnungen können in der Auswerteeinheit 10 anhand des Ausgangssignals des Sensors 8 vorgenommen werden.Alternatively or (in this embodiment) additionally is as an axial sensor 8th a distance sensor (ultrasonic sensor) is provided, from the transit time of the corresponding (ultrasonic) signal, the distance between the sensor surface and end face of the wheel bolt 2 can measure. This results in known geometry of the rotary element fastening device, the screwing of the wheel bolt 2 , These calculations can be made in the evaluation unit 10 based on the output signal of the sensor 8th be made.

Die Detektion durch die Sensoren 7 und 8 sowie die Auswertung durch die Auswerteeinheit 10 kann laufend oder in regelmäßigen Abständen erfolgen. Insbesondere sollte eine Überprüfung bei jeder erneuten Inbetriebnahme des Fahrzeugs stattfinden. Da die Drehelementbefestigungseinrichtungen (je nach Fahrzeugtyp) in der Regel normiert sind, sind die Einschraubtiefen der Radbolzen 2 und somit der Abstand zu den jeweiligen Sensoren 7 und 8 bekannt. Diese Werte können als Referenzwerte in der Auswerteeinheit 10 gespeichert sein. Bei jeder Messung werden die gemessenen Istwerte mit den abgelegten Referenzwerten (Sollwerten) verglichen und bei einer Abweichung oberhalb eines festzulegenden Schwellenwertes werden geeignete Maßnahmen getroffen. Darüberhinaus ist es auch möglich, Fertigungstoleranzen (Längenabweichungen) von Befestigungselementen (Radbolzen) zu berücksichtigen. Hierzu werden beispielsweise die Referenzwerte nach einem Reifenwechsel initialisiert und nach festem Anziehen eines Radbolzens 2 neu ermittelt und in dem Speicher der Auswerteeinheit 10 abgelegt. Die neu ermittelten Referenzwerte können darüberhinaus mit weiteren fahrzeugtypischen Referenzwerten verglichen werden, wie sie bei Verwendung von Originalbauteilen des Fahrzeugherstellers vorliegen. Auf diese Weise können unsachgemäße Radbolzen 2 (zu lang, zu kurz) erkannt werden.The detection by the sensors 7 and 8th as well as the evaluation by the evaluation unit 10 can be done on an ongoing basis or at regular intervals. In particular, a check should take place each time the vehicle is re-started. Since the rotary element fastening devices (depending on the vehicle type) are usually standardized, the screw-in depths of the wheel bolts 2 and thus the distance to the respective sensors 7 and 8th known. These values can be used as reference values in the evaluation unit 10 be saved. For each measurement, the measured actual values are compared with the stored reference values (setpoint values) and, if there is a deviation above a threshold value to be defined, suitable measures are taken. Moreover, it is also possible to take into account manufacturing tolerances (length deviations) of fastening elements (wheel bolts). For this purpose, for example, the reference values are initialized after a tire change and after firmly tightening a wheel bolt 2 newly determined and in the memory of the evaluation 10 stored. In addition, the newly determined reference values can be compared with other reference values typical for the vehicle, as they are when original components from the vehicle manufacturer are used. In this way, improper wheel bolts 2 (too long, too short).

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Felge 4 mit der Radnabe 3 des Fahrzeugs über einen Radbolzen 2 mit Außengewinde verbunden, der in ein entsprechendes Innengewinde 5 einer Öffnung in der Radnabe 3 eingeschraubt wird. Es sind auch Befestigungen vorstellbar, bei denen der Radbolzen 2 durch eine entsprechende Öffnung der Radnabe 3 (ohne Innengewinde) gesteckt und mit einer Mutter von der anderen Seite der Radnabe 3 verschraubt wird. Auch für derartige Befestigungseinrichtungen ist die Erfindung geeignet. Mittels geeigneter Sensoren lassen sich auch hier das Vorhandensein und/oder die Position des Radbolzens und/oder der Mutter relativ zu dem entsprechenden Sensor oder aber relativ zueinander messen bzw. berechnen.In the present embodiment, the rim 4 with the wheel hub 3 of the vehicle via a wheel bolt 2 connected with external thread, in a corresponding internal thread 5 an opening in the wheel hub 3 is screwed in. There are also fortifications conceivable in which the wheel bolt 2 through a corresponding opening of the wheel hub 3 (without internal thread) and with a nut from the other side of the wheel hub 3 is screwed. Also for such fastening devices, the invention is suitable. By means of suitable sensors, the presence and / or the position of the wheel bolt and / or the nut can also be measured or calculated relative to the corresponding sensor or relative to one another.

Im Folgenden seien nochmals einige Maßnahmen genannt, die bei Detektion des Lösens der Befestigung der Felge 4 von der Radnabe 3 ergriffen werden können:
Es sollte zumindest ein Warnsignal an den Fahrer gegeben werden. Dieses Warnsignal kann im Fahrzeuginnenraum optisch und/oder akustisch abgegeben werden (etwa rote Warnlampe). Zum Diebstahlschutz kann auch daran gedacht werden, bei Detektion des Nichtvorhandenseins eines Befestigungselements automatisch ein Funksignal auszulösen, das beispielsweise an das Mobiltelefon des Fahrzeughalters weitergeleitet wird. Es ist sinnvoll, jeweils vor Fahrtbeginn eine Messung auszuführen. Sind die Radbolzen 2 nicht ordnungsgemäß befestigt, kann beispielsweise das Fahrzeug festgebremst werden oder nicht gestartet werden, so dass der Fahrer nicht losfahren kann (Anfahrverweigerung). Alternativ kann in das Motormanagement eingegriffen werden, indem beispielsweise die Drehzahl be grenzt wird, um eine Fahrt mit nur geringer Geschwindigkeit (zur nächsten Werkstatt) zuzulassen. Sollte sich ein Lockern eines Radbolzens 2 während der Fahrt bemerkbar machen, so sind ebenfalls Eingriffe in das Motormanagement zweckmäßig, etwa zur Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Derartige Eingriffe sollten jeweils mit entsprechenden Warnungen ("Rad locker", "Werkstatt aufsuchen") an den Fahrer begleitet sein.In the following, again some measures are mentioned, which upon detection of the release of the attachment of the rim 4 from the wheel hub 3 can be taken:
It should at least be a warning signal to the driver ge will give. This warning signal can be emitted visually and / or acoustically in the vehicle interior (for example red warning light). For theft protection can also be thought to automatically trigger a radio signal upon detection of the absence of a fastener, which is forwarded, for example, to the mobile phone of the vehicle owner. It makes sense to carry out a measurement before starting the journey. Are the wheel bolts 2 not properly attached, for example, the vehicle can be braked or not started, so that the driver can not drive off (start refusal). Alternatively, the engine management can be intervened by, for example, the speed be limited be to allow a ride at low speed (to the nearest workshop). Should be a loosening of a wheel bolt 2 make noticeable while driving, so also intervention in the engine management are appropriate, such as to control the vehicle speed. Such interventions should be accompanied by appropriate warnings ("wheel loose", "visit the workshop") to the driver.

Sollte ein Lockern mehrerer Radbolzen 2 oder aller Radbolzen 2 während einer Fahrt detektiert werden, so ist es empfehlenswert, verschiedene Pre-Crash-Funktionen zu aktivieren. Hierfür steht die Auswerteeinheit 10 zweckmäßigerweise mit einer (nicht dargestellten) Steuereinheit in Verbindung. Zu derartigen Pre-Crash-Funktionen zählen: Airbag auslösen, Bremsbeläge anlegen, aktiver Lenkwinkeleingriff bei Steer-by-wire-Systemen, Gurtstraffer aktivieren, aktive Sitzverstellung vornehmen (um Insassen in eine crashgünstige Sitzposition zu versetzen), Einleiten einer Notbremsung und andere Funktionen mehr. Auf eine nähere Darstellung dieser Funktionen sei hier verzichtet, da diese an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Erfindung ermöglicht erstmals die Aktivierung solcher Funktionen bei Detektion eines sich lösenden Rades.Should be a loosening of several wheel bolts 2 or all wheel bolts 2 detected during a trip, it is recommended to activate various pre-crash functions. This is what the evaluation unit stands for 10 expediently with a (not shown) control unit in connection. Such pre-crash functions include: trigger airbag, apply brake pads, active steering angle engagement with steer-by-wire systems, activate belt tensioner, perform active seat adjustment (to put occupants in a crash-prone seating position), initiate emergency braking, and other functions , A detailed description of these functions is omitted here, since these are known per se from the prior art. The invention enables for the first time the activation of such functions upon detection of a releasing wheel.

11: DrehelementbefestigungseinrichtungSwivel attachment means
22: Radbolzen, (Drehelement-)Befestigungselementwheel studs, (Drehelement-) fastener
33: Radnabewheel hub
44: Felge, DrehelementRim, rotating member
55: Innengewindeinner thread
66: Sensorelektroniksensor electronics
77: Sensor (radial)sensor (radial)
88th: Sensor (axial)sensor (Axial)
99: Sensorgehäusesensor housing
1010: Auswerteeinheitevaluation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- GB 2320751 A [0003, 0003]
EP 0305231 A1 [0003]
US 4645397 [0003, 0004]
US 2002/0031416 A1 [0005, 0006]
- US 4709654 [0005, 0007]
GB 2340976 A [0005, 0008]

Claims

Rotary element fastening device ( 1 ) with at least one rotary element fastening element ( 2 ) for fastening the rotary element ( 4 ) to a hub ( 3 ), characterized by a sensor electronics ( 6 ) for detecting the presence and / or the position of the fastening element ( 2 ).

Rotary element fastening device according to claim 1, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) is configured such that the position of the fastener ( 2 ) relative to the hub ( 3 ) or relative to the rotary element ( 4 ) is detected.

Rotary element fastening device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) is configured such that in multi-part fasteners ( 2 ) the position of a part of the fastener relative to the hub ( 3 ) or to the rotary element ( 4 ) or relative to another part of the fastener ( 2 ) is detected.

Rotary element fastening device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) in a housing ( 9 ) is housed.

Rotary element fastening device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) on the hub ( 3 ) facing side of the rotary member ( 4 ) is arranged.

Rotary element fastening device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) in the wheel hub ( 3 ) is integrated.

Rotary element fastening device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) two or more distance and / or position sensors ( 7 . 8th ).

Rotary element fastening device according to claim 7, characterized in that the fastening element ( 2 ) comprises a substantially cylindrical bolt, and that at least one sensor ( 8th ) in the longitudinal direction of the bolt and at least one sensor ( 7 ) is arranged perpendicular to the longitudinal direction of the bolt.

Rotary element fastening device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor electronics ( 6 ) with an evaluation unit ( 10 ).

Rotary element fastening device according to claim 9, characterized in that the evaluation unit ( 10 ) on reference values for the position of the fastener ( 2 ) and is designed such that it depends on the sensor electronics ( 6 ) compares the determined position values with the reference values.

Rotary element fastening device according to claim 9 or 10, characterized in that the evaluation unit ( 10 ) is connected to a display device.

Rotary element fastening device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the evaluation unit ( 10 ) is connected to a control unit.

Rotary element fastening device according to claim 12, characterized in that in the case of a motor vehicle the Controller performs at least one of the following functions, namely start refusal, speed limitation, regulation of Vehicle speed and pre-crash features.