DE102006031456A1 - Lagerungsanordnung mit integrierter Drehmomentmessung und Vorrichtung zur Regelung einer Momentenverteilung - Google Patents

Lagerungsanordnung mit integrierter Drehmomentmessung und Vorrichtung zur Regelung einer Momentenverteilung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung zur Lagerung eines angetriebenen bzw. antreibbaren Rades eines Fahrzeuges. Die Lagerungsanordnung ermöglicht die Messung eines Antriebs- oder eines Schleppdrehmomentes, welches zwischen dem Rad un einer Antriebswelle wirkt. Das zwischen der Antriebswelle und dem Rad wirkende Drehmoment wirkt auch auf einen Lagerinnenring (03). Erfindungsgemäß weist zumindest ein Abschnitt (13) des Lagerinnenringes (03) einen inversen magnetostriktiven Effekt auf, welcher mit einem Sensor (14) gemessen wird. Bei einer alternativen Lösung wird die Torsion des Lagerinnenringes (03) mit zwei axial beabstandeten Sensoren (19, 21) gemessen. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Regelung der Verteilung der auf die antreibbaren Räder eines Fahrzeuges wirkenden Antriebs- und Schleppdrehmomente. Dabei ist zur Messung der Antriebs- und Schleppdrehmomentenverteilung an den antreibbaren Rädern jeweils eine Sensoreinheit (13, 14; 19, 21, 22, 23) zur Messung des auf das jeweilige Rad wirkenden Drehmomentes angeordnet.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung zur Lagerung eines angetriebenen bzw. eines antreibbaren Rades eines Fahrzeuges. Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung ermöglicht die Messung des Drehmomentes, welches zwischen dem Rad und einer Antriebswelle wirkt. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung der Verteilung der auf die antreibbaren Räder eines Fahrzeuges wirkenden Antriebs- und Schleppdrehmomente.
  • Kraftfahrzeuge, bei denen insbesondere alle vier Räder angetrieben werden, werden zunehmend mit einer Steuerung zur Antriebsmomentenverteilung ausgestattet, wodurch eine verbesserte Fahrzeugquerdynamik bei gleichzeitiger Erhöhung der Fahrsicherheit erzielt wird. Für die Steuerung der Antriebsmomentenverteilung bedarf es geeigneter Messeinrichtungen, um die jeweilige Fahrsituation bestimmen zu können.
  • Aus der DE 41 12 904 A1 ist eine Antriebsmoment-Verteilungssteuervorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Kupplung zur Veränderung der Momentenverteilung zwischen ersten und zweiten Antriebsrädern aufweist. Die Kupplung wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches auf Basis der Messwerte eines Beschleunigungspositionssensors und eines Querbeschleunigungssensors bestimmt wird. Nachteilig an dieser Lösung ist die begrenzte Genauigkeit, mit der die jeweilige Fahrsituation bestimmt werden kann. Die auf die Räder tatsächlich wirkenden Drehmomente werden bei dieser Lösung nicht ermittelt.
  • Es sind verschiedene weitere Lösungen für eine Erfassung anderer Größen bekannt, alle mit dem Ziel der Bestimmung der Momentenverteilung. In diesem Zusammenhang ist aus der DE 689 28 004 T2 ist eine Anordnung zur Steuerung der Kraftübertragung eines vierrad-getriebenen Fahrzeuges bekannt, bei dem die Veränderung der Antriebsmomentenverteilung u. a. auch abhängig von dem aktuellen Lenkwinkel, der Gaspedalstellung, der Motorleistung und der Bremskraft gewählt wird. In der DE 40 31 890 A1 wird vorgeschlagen, die Differenz der Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder zu bestimmen. Aus der DE 41 33 060 A1 ist es bekannt, zusätzlich das durch den Seitenwind erzeugte Windgiermoment zu bestimmen. Allen genannten Lösungen ist gemein, dass die Bestimmung der Momentenverteilung nur indirekt erfolgt, sodass die erzielte Genauigkeit in vielen Fahrsituationen nicht befriedigend ist.
  • Aus der DE 195 14 093 B4 ist es bekannt, die Torsion in den Radantriebsachsen eines Fahrzeuges mit Geschwindigkeitssensoren an den Radantriebswellen zu bestimmen. Hierfür ist die Bestimmung weiterer Kenngrößen, wie der Umdrehungsgeschwindigkeit, der Antriebseinheit und der Drosselklappenöffnung notwendig. Vorteilhaft an dieser Lösung ist die Messung von Kenngrößen direkt an den Antriebswellen. Nachteilig ist wiederum die Indirektheit der Bestimmung der in den Antriebswellen wirkenden Drehmomente, wodurch nur eine begrenzte Genauigkeit ermöglicht ist.
  • Aus der DE 103 38 172 B3 ist eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung bekannt, wie sie in dieser oder ähnlichen Ausführungen vielfach zur Lagerung von antreibbaren Rädern von Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Bei diesen Lösungen weist ein Zapfen an einem Drehgelenk einer Antriebswelle eine Außenverzahnung auf, die in eine Innenverzahnung einer Radnabe eingreift, wodurch das Antriebsdrehmoment übertragen werden kann. Die Radnabe ist im Bereich des eingreifenden Zapfens in einem zweireihigen Kugellager eines Radträgers gelagert. Eine alternative Lösung zur Radlagerung ist aus der DE 36 04 630 C2 bekannt, bei der die Übertragung des Antriebsdrehmomentes vom Drehgelenk der Antriebswelle über eine Stirnverzahnung auf die Radnabe erfolgt. Die Radnabe bildet gleichzeitig den Lagerinnenring des zweireihigen Kugellagers zur Lagerung des Rades. Für die angeführten Lösungen zur Lagerung eines über ein Drehgelenk angetriebenen Rades ist keine Lösung bekannt, das auf das Rad wirkende Drehmoment zu bestimmen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Lagerungsanordnung zur Lagerung eines antreibbaren Rades eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welche eine direkte Messung des zwischen dem Rad und der Antriebswelle wirkenden Drehmomentes ermöglicht. Die übergeordnete Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine verbesserte Anordnung zur Regelung der Antriebsmomentenverteilung der antreibbaren Räder eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, durch welche eine genauere Bestimmung der jeweiligen Fahrsituation möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lagerungsanordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1, bei der die Übertragung von Antriebs- und Schleppdrehmomenten zwischen einer Radnabe und einer Antriebswelle über einen Lagerinnenring erfolgt. Da das übertragene Drehmoment auf den Lagerinnenring wirkt, ändern sich die magnetischen Eigenschaften zumindest eines Abschnittes des Lagerinnenringes, da dieser Abschnitt einen inversen magnetostriktiven Effekt aufweist. Mit einem Sensor werden die Änderungen der magnetischen Eigenschaften des genannten Abschnittes des Lagerinnenringes gemessen. Die gemessenen Änderungen des magnetischen Feldes sind ein Maß für das auf den Lagerinnenring wirkende Drehmoment, welches gleichfalls zwischen dem Rad und der Antriebswelle wirkt.
  • Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen dem inversen magnetostriktiven Effekt und dem magnetoelastischen Effekt ist die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung in gleicher Weise unter Anwendung des magnetoelastischen Effektes ausführbar. Daher schließt die Verwendung des Begriffes des inversen magnetostriktiven Effektes den magnetoelastischen Effekt ein. Dies gilt gleichfalls für jeglichen Effekt, bei dem es infolge einer Krafteinwirkung zu einer Veränderung der magnetischen Eigenschaften kommt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Lagerungsanordnung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 6, bei der die Übertragung von Antriebs- und Schleppdrehmomenten zwischen einer Radnabe und eine Antriebswelle ebenfalls über einen Lagerinnenring erfolgt. Ein auf den Lagerinnenring wirkendes Drehmoment bewirkt eine Torsion des Lagerinnenringes. Die Lagerungsanordnung umfasst weiterhin zwei Sensoren, welche den Rotationswinkel des Lagerinnenringes an zwei verschiedenen axialen Positionen messen. Ist es infolge eines wirkenden Drehmomentes zu einer Torsion des Lagerinnenringes gekommen, werden die Sensoren unterschiedliche Rotationswinkel messen. Die Differenz zwischen den gemessenen Rotationswinkeln stellt einen Verdrehwinkel dar und ist ein Maß für die Torsion und daher ein Maß für das wirkende Drehmoment.
  • In verallgemeinerte Form wird die Aufgabe durch eine Anordnung zur Regelung der Verteilung von Antriebs- und Schleppdrehmomenten von antreibbaren Rädern eines Fahrzeuges gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 16 gelöst.
  • Dabei ist zur Messung der Antriebs- und Schleppdrehmomentenverteilung an den antreibbaren Rädern jeweils eine Sensoreinheit zur Messung des auf das jeweilige Rad wirkenden Drehmomentes angeordnet.
  • Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnungen besteht darin, dass hierfür nur wenige konstruktive Änderungen gegenüber konventionellen Lagerungsanordnungen notwendig sind. Die bestehende Produktionstechnik muss lediglich für eine Montage des Sensors bzw. der Sensoren erweitert werden.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung wirkt das zwischen dem Rad und der Antriebswelle auftretende Drehmoment auch axial auf den Lagerinnenring, da ein axiales Ende des Lagerinnenringes mit dem Rad und das andere axiale Ende mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist. Diese beiden axialen Enden des Lagerinnenringes müssen nicht grundsätzlich durch die beiden axial äußersten Positionen des Lagerinnenringes gebildet sein. Es muss vielmehr gewährleistet sein, dass zumindest ein größerer axialer Teil des Lagerinnenringes zwischen diesen beiden Enden angeordnet ist, sodass dieser Teil dem wirkenden Drehmoment unterliegt und so eine Kraft bzw. Torsionswirkung gemessen werden kann. Die beiden axialen Enden können auch unterschiedliche Radien gegenüber der Achse des Lagerinnenringes aufweisen, wodurch das auftretende Drehmoment auch teilweise Kräfte entlang des radialen Abstandes bewirkt. Auch diese Kräfte bzw. die daraus resultierenden Torsionen können einen Anteil der in einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung gemessenen Größe bilden.
  • Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung als zweireihiges Kugellager ausgeführt, wobei der Lagerinnenring durch einen Ansatz an der Nabe des Rades gebildet ist. Eine solche Ausführung erlaubt eine reibungsarme Lagerung, eine kompakte Bauform und eine sichere Übertragung großer Drehmomente.
  • Der axiale Abschnitt des Lagerinnenringes, der gemäß dem Anspruch 1 einen inversen magnetostriktiven Effekt aufweist, kann auch durch eine eingebrachte Füllung oder eine aufgebrachte Beschichtung gebildet sein. Alternativ kann der Lagerinnenring so ausgeführt werden, dass er in seiner Gesamtheit einen inversen magnetostriktiven Effekt aufweist.
  • Ein wichtiger Vorteil der Anordnung zur Regelung der Antriebsmomente von antreibbaren Rädern eines Fahrzeuges ist, dass die Beeinflussung der Momentenverteilung in Abhängigkeit von den tatsächlich auftretenden Drehmomenten der einzelnen Räder erfolgt. Es bedarf keiner sekundären Messwerte für Beschleunigungskomponenten, Lenkwinkel o. ä., mit welchen die erforderliche Beeinflussung der Momentenverteilung lediglich abgeschätzt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung ist es möglich, das tatsächlich auf das Rad wirkende Drehmoment zu bestimmen.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung;
  • 2 eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung mit einem kurzen Zapfen;
  • 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung mit veränderter Sensoranordnung;
  • 4 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung; und
  • 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung mit vergrößertem Sensorabstand.
  • 1 zeigt eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung zur Lagerung eines antreibbaren Rades an einem Radträger 02 eines Fahrzeuges. Die Lagerungsanordnung umfasst einen Lagerinnenring 03, der durch einen Ansatz 04 an einer Nabe 06 des Rades gebildet ist. Ein Lageraußenring 07 ist im Radträger 02 ausgebildet. Der Lagerinnenring und der Lageraußenring können auch als eigenständige Teile ausgebildet sein, die mit der Radnabe 06 bzw. dem Radträger 02 fest verbunden sind. Die Lagerungsanordnung ist als ein zweireihiges Kugellager ausgeführt, bei welchem Kugeln 08 als Wälzkörper fungieren. Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung kann aber auch als beliebiges Wälzlager oder auch als Gleitlager ausgeführt werden.
  • Die Radnabe 06 ist an einem Drehgelenk 09 befestigt. Das Drehgelenk 09 ist mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) drehfest verbunden und überträgt Drehmomente zwischen der Antriebswelle und der Radnabe 06. Die Radnabe 06 ist mit einer Schraube 11 mit dem Drehgelenk 09 verbunden. Diese Verbindung erzeugt eine axiale Anpresskraft der Radnabe 06 an das Drehgelenk 09. Diese Verbindung ist allein nicht geeignet, um die auftretenden Drehmomente zu übertragen. Hierfür weisen die stirnseitigen Auflageflächen zwischen der Radnabe 06 und dem Drehgelenk 09 eine Stirnverzahnung 12 auf. Die Stirnverzahnung 12 ermöglicht eine sichere Übertragung der auftretenden Drehmomente zwischen der Radnabe 06 und dem Drehgelenk 09. Gleichzeitig erlaubt diese Art der Verbindung eine schnelle Montage und Demontage der Radnabe 06.
  • Der Lagerinnenring 03 weist zumindest in einem axialen Abschnitt 13 einen inversen magnetostriktiven Effekt auf. Dieser Effekt tritt umlaufend insbesondere an der Oberfläche des Lagerinnenringes auf. Der axiale Abschnitt 13 befindet sich zwischen den Laufflächen der beiden Reihen von Kugeln 08 an der axialen Mitte des Lagerinnenringes 03. Im Lageraußenring 07 befindet sich ein Sensor 14, der dem axialen Abschnitt 13 des Lagerinnenringes 03 gegenübersteht. Der Sensor 14 ragt nach innen durch den Lageraußenring in den Zwischenraum zwischen den beiden Reihen der Kugeln 08. Aufgrund dieser Anordnung des Sensors 14 bedarf es für eine erfindungsgemäße Ausführung keiner äußeren konstruktiven Veränderung an einer konventionellen Lagerungsanordnung, sondern nur eines Gewindeloches zur Montage des Sensors 14.
  • Zwischen dem Sensor 14 und dem axialen Abschnitt 13 des Lagerinnenringes 03 ist ein Spalt von wenigen Millimetern vorhanden. Bei dem Sensor 14 handelt es sich um einen magnetoresistiven Sensor, wie beispielsweise einen MR-, AMR-, TMR-, CMR- oder GMI-Sensor. Es kann jedoch jeder Sensortyp verwendet werden, mit dem die bei einer Krafteinwirkung auftretende Magnetfeldänderung gemessen werden kann; beispielsweise ist auch ein Sensor geeignet, mit dem die induzierte Spannung gemessen wird. Der Sensor 14 ist über eine Anschlussleitung 16 mit einer Auswerteelektronik (nicht gezeigt) verbunden.
  • Mit der Lagerungsanordnung ist es möglich, ein Drehmoment, welches auf die Antriebswelle, das Drehgelenk 09, die Radnabe 06 und das Rad wirkt, zu bestimmen. Es können sowohl Antriebsdrehmomente als auch Schleppdrehmomente bestimmt werden. Beide Drehmomentarten bewirken, dass das auftretende Drehmoment in eine auf den axialen Abschnitt 13 wirkende, proportionale Kraft umgewandelt wird, sodass es zu einer Änderung der magnetischen Eigenschaften des axialen Abschnittes 13 kommt. Diese Änderung wird mit dem Sensor 14 gemessen und der Auswertelektronik signalisiert. Das Fahrzeug umfasst üblicherweise drei weitere antreibbare Räder, deren Lagerungseinheiten in gleicher Weise wie die gezeigte Lagerungseinheit ausgeführt sind. Die Auswertelektronik empfängt die Signale der Sensoren aller vier Lagerungseinheiten. Auf diese Weise kann jederzeit die Momentenverteilung der Räder des Fahrzeuges ermittelt werden.
  • Das Fahrzeug verfügt weiterhin über ein Mittel zur Steuerung der Momentenverteilung. Derartige Steuerungsmittel nehmen Einfluss u. a. auf das Drehmoment einer Antriebseinrichtung, auf die Einstellungen von Differentialgetrieben, auf Kupplungen zwischen den Antriebswellen und auf einzelne Radbremsen. Da die Momentenverteilung mit Hilfe der Auswerteelektronik permanent gemessen wird, kann ein Regelkreis zur Regelung der Antriebs- und Schleppdrehmomente der Räder des Fahrzeuges aufgebaut werden. Dieser Regelkreis ermöglicht eine genaue Anpassung der Momentenverteilung an die gegebene Fahrsituation.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist eine Sensoreinheit durch den axialen Abschnitt 13 des Lagerinnenringes 03 und den Sensor 14 gebildet. Die Sensoreinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung der Momentenverteilung kann auch durch andere Anordnungen zur Bestimmung des auf das jeweilige Rad wirkenden Drehmomentes gebildet sein.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Details einer Ausführungsform der Lagerungsanordnung, die gegenüber der in 1 gezeigten Ausführungsform abgewandelt ist. Die in der 2 verwendeten Bezugszeichen stimmen mit den in der 1 verwendeten Bezugszeichen überein, insofern sie gleiche Merkmale kennzeichnen. Die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform in der Verbindung zwischen dem Drehgelenk 09 und dem Lagerinnenring 03. Die Drehmomentübertragung erfolgt hier nicht über eine Stirnverzahnung, sondern über eine axiale Außenverzahnung 17 an einem Zapfen 18 des Drehgelenkes 09. Die Außenverzahnung 17 greift in eine Innenverzahnung des Lagerinnenringes 03 ein. Diese Verbindung unterscheidet sich von den aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungen insbesondere darin, dass der Zapfen 18 verkürzt ist, sodass er nur teilweise in den Lagerinnenring 03 hineinragt. Dadurch ist gewährleistet, dass ein größerer axialer Teil des Lagerinnenringes 03 durch ein zwischen dem Rad und der Antriebswelle auftretendes Drehmoment belastet ist. Dies ist erforderlich, damit durch das auftretende Drehmoment eine Kraftwirkung auf den axialen Abschnitt 13 bewirkt wird, sodass dieses gemessen werden kann. Daher können die Ausführung und die Länge des Zapfens gegenüber der in 2 gezeigten Ausführung insoweit verändert werden, sodass das an der Antriebswelle auftretende Drehmoment eine Kraft auf den axialen Abschnitt 13 bewirkt.
  • 3 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung, bei der sich der durch einen inversen magnetostriktiven Effekt gekennzeichnete axiale Abschnitt 13 am axialen Ende des Lagerinnenringes 03 an der Radnabe 06 befindet. Der Sensor 14 ist wiederum am Lageraußenring 07 in unmittelbare Nähe zur Radnabe 06 in einem Dichtungsbauraum angeordnet. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Zapfen (nicht gezeigt) des Drehgelenks deutlich weiter in den Lagerinnenring 03 hineinragen, als dies bei der in 2 gezeigten Ausführungsform der Fall ist. Alternativ kann die in 3 gezeigte Ausführungsform mit einer Stirnverzahnung zwischen dem Lagerinnenring 03 und dem Drehgelenk ausgeführt werden.
  • 4 zeigt eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Lagerungsanordnung. Die in der 4 verwendeten Bezugszeichen stimmen mit den in der 1 verwendeten Bezugszeichen überein, insofern sie gleiche Merkmale kennzeichnen. Bei der in der 4 gezeigten Ausführungsform wird das auf den Lagerinnenring 03 wirkende Drehmoment durch eine Messung der Torsion des Lagerinnenringes 03 bestimmt. Die Torsion des Lagerinnenringes 03 wird mit einem ersten Sensor 19 und einem zweiten Sensor 21 bestimmt. Der erste Sensor 19 befindet sich zwischen dem Lageraußenring 07 und der Radnabe 06. Der zweite Sensor 21 befindet sich axial beabstandet zum ersten Sensor 19 zwischen den beiden Reihen der Kugeln 08. Bei den Sensoren 19, 21 handelt es sich beispielsweise um optische Sensoren. Der erste Sensor 19 steht einem ersten Geberring 22 gegenüber, der am Lagerinnenring 03 befestigt ist. Der zweite Sensor 21 steht einem zweiten Geberring 23 gegenüber, der gleichfalls am Lagerinnenring 03 befestigt ist. Mit dieser Anordnung der Sensoren 19, 21 und der Geberringe 22, 23 kann der Rotationswinkel des Lagerinnenringes 03 an zwei verschiedenen axialen Positionen desselben bestimmt werden. Insofern kein Drehmoment auf den Lagerinnenring 03 wirkt, sind die Rotationswinkel an beiden axialen Positionen gleich. Kommt es infolge eines Drehmomentes zu einer Torsion des Lagerinnenringes 03 werden sich die gemessenen Rotationswinkel an den beiden axialen Positionen der Sensoren 19, 21 geringfügig unterscheiden. Diese Rotationswinkeldifferenz ist ein Maß für das einwirkende Drehmoment. Mit Hilfe der Auswerteelektronik kann die gemessene Rotationswinkeldifferenz in ein Drehmoment umgerechnet werden.
  • Die beiden Sensoren 19, 21 sind an einem gemeinsamen Sensorträger 24 am Radträger 02 befestigt. Der elektrische Anschluss beider Sensoren erfolgt über die Anschlussleitung 16. Statt der optischen Sensoren 19, 21 und der zugehörigen Geberringe 22, 23 können auch andere Sensoren zur Bestimmung des Rotationswinkels verwendet werden, so z. B. magnetische Sensoren.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung, bei welcher der Abstand zwischen den Sensoren 19, 21 gegenüber der in 4 gezeigten Ausführungsform vergrößert ist. Diese Abstandsvergrößerung wird durch eine veränderte Position des zweiten Sensors 21 erzielt. Der Sensor 21 befindet sich an einem axialen Ende des Lagerinnenringes 03 neben der Stirnverzahnung 12.
  • Folglich wird mit den Sensoren 19, 21 die Torsion über nahezu die gesamte axiale Länge des Lagerinnenringes 03 gemessen, wodurch größere Rotationswinkeldifferenzen als bei der in 4 gezeigten Ausführungsform gemessen werden, was eine genauere Messung des wirkenden Drehmomentes ermöglicht.
    • 01
    02
    Radträger
    03
    Lagerinnenring
    04
    Ansatz an der Radnabe
    05
    06
    Radnabe
    07
    Lageraußenring
    08
    Kugeln
    09
    Drehgelenk
    10
    11
    Schraube
    12
    Stirnverzahnung
    13
    axialer Abschnitt
    14
    Sensor
    15
    16
    Anschlussleitung
    17
    Außenverzahnung
    18
    Zapfen
    19
    erster Sensor
    20
    21
    zweiter Sensor
    22
    erster Geberring
    23
    zweiter Geberring
    24
    Sensorträger

Claims (17)

  1. Lagerungsanordnung zur Lagerung eines antreibbaren Rades an einem Radträger (02) eines Fahrzeuges, umfassend: – einen Lagerinnenring (03), dessen erstes axiales Ende drehfest mit der Nabe (06) des Rades verbunden ist und dessen zweites axiales Ende (12) an eine Antriebswelle gekoppelt ist, wobei der Lagerinnenring (03) zumindest in einem axialen Abschnitt (13) einen inversen magnetostriktiven Effekt aufweist; – einen Lageraußenring (07), der drehfest mit dem Radträger (02) verbunden ist; und – einen Sensor (14) zur Bestimmung von Änderungen der magnetischen Eigenschaften des axialen Abschnittes (13) des Lagerinnenringes (03).
  2. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abschnitt (13) durch eine in den Lagerinnenring (03) eingebrachte Füllung oder eine auf den Lagerinnenring (03) aufgebrachte Beschichtung gebildet ist.
  3. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) am Lageraußenring (07) angeordnet ist und dem axialen Abschnitt (13) des Lagerinnenringes (03) gegenübersteht.
  4. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abschnitt (13) des Lagerinnenringes (03) und der Sensor (14) an der axiale Mitte des Lagerinnenringes (03) angeordnet sind.
  5. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abschnitt (13) des Lagerinnenringes (03) und der Sensor (14) axial neben der drehfesten Verbindungsstelle zwischen der Radnabe (06) und dem Lagerinnenring (03) angeordnet sind.
  6. Lagerungsanordnung zur Lagerung eines antreibbaren Rades an einem Radträger (02) eines Fahrzeuges, umfassend: – einen Lagerinnenring (03), dessen erstes axiales Ende (04) drehfest mit der Nabe (06) des Rades verbunden ist und dessen zweites axiales Ende (12, 17) an eine Antriebswelle gekoppelt ist; – einen Lageraußenring (07), der drehfest mit dem Radträger (02) verbunden ist; – einen ersten Sensor (19) zur Messung des Rotationswinkels des Lagerinnenringes (03) an einer ersten axialen Position des Lagerinnenringes (03); und – einen zweiten Sensor (21) zur Messung des Rotationswinkels des Lagerinnenringes (03) an einer zweiten axialen Position des Lagerinnenringes.
  7. Lagerungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (19, 21) am Lageraußenring (07) angeordnet sind.
  8. Lagerungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Lagerinnenring (03) ein erster Geberring (22) und ein zweiter Geberring (23) angeordnet sind, wobei der erste Geberring (22) dem ersten Sensor (19) und der zweite Geberring (23) dem zweiten Sensor (21) gegenübersteht.
  9. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (19) axial neben der drehfesten Verbindungsstelle zwischen der Radnabe (06) und dem Lagerinnenring (03) angeordnet ist und der zweite Sensor (21) an der axiale Mitte des Lagerinnenringes (03) angeordnet ist.
  10. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (19) axial neben der drehfesten Verbindungsstelle zwischen der Radnabe (06) und dem Lagerinnenring (03) angeordnet ist und der zweite Sensor (21) axial neben der Kopplungsstelle des Lagerinnenringes (03) an die Antriebswelle angeordnet ist.
  11. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (03) mit einer Stirnverzahnung (12) zur Übertragung eines Antriebs- und eines Schleppdrehmomentes an die Antriebswelle gekoppelt ist.
  12. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle mit einem in den Lagerinnenring (03) hineinragenden Zapfen (18) an denselben gekoppelt ist, wobei zur Übertragung eines Antriebs- und Schleppdrehmomentes eine Außenverzahnung (17) des Zapfens (18) in eine Innenverzahnung des Lagerinnenringes (03) eingreift, und wobei der Zapfen (18) axial nur teilweise in den Lagerinnenring (03) hineinragt.
  13. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Wälzkörper (08) zwischen dem Lagerinnenring (03) und dem Lageraußenring (07) angeordnet sind, um gemeinsam ein Wälzlager auszubilden.
  14. Lagerungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als zweireihiges Kugellager ausgeführt ist.
  15. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (03) als ein Ansatz (04) an einer Nabe (06) des Rades ausgebildet ist.
  16. Anordnung zur Regelung der Verteilung von Antriebs- und Schleppdrehmomenten von antreibbaren Rädern eines Fahrzeuges, umfassend: – Mittel zur Steuerung der Antriebs- und Schleppdrehmomente der antreibbaren Räder; und – Mittel zur Messung der Antriebs- und Schleppdrehmomentenverteilung, welche an jedem antreibbaren Rad jeweils eine Sensoreinheit (13, 14; 19, 21, 22, 23) zur Messung des auf das Rad wirkenden Drehmomentes besitzen.
  17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Messung der Antriebs- und Schleppdrehmomentenverteilung in einer Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 integriert sind.
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