DE102011078809A1

DE102011078809A1 - Erkennung einer Überbeanspruchung eines Radnabenantriebs

Info

Publication number: DE102011078809A1
Application number: DE201110078809
Authority: DE
Inventors: Michael Bogner; Raphael Fischer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, welches einen ein Fahrzeugrad antreibenden Radnabenantrieb mit einem Stator 10a, 10b und einem Rotor 11a, 11b umfasst. Um eine durch einen Missbrauchsfall, beispielsweise einen Bordsteinrempler, möglicherweise verursachte Beschädigung des Radnabenantriebs frühzeitig zu erkennen und Folgeschäden zu vermeiden, weist das System weiterhin mindestens einen Sensor 12 zum Messen eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters, eine Sicherheitseinrichtung zur Ausgabe und/oder Speicherung eines Warnhinweises und ein Steuergerät auf, wobei das Steuergerät die Sicherheitseinrichtung ansteuert einen Warnhinweis auszugeben und/oder zu speichern, insofern der von dem Sensor gemessene Parameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen geeigneten Radnabenantrieb sowie ein entsprechendes Fahrzeug und Betriebsverfahren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einem Radnabenantrieb, einen Radnabenantrieb sowie ein entsprechendes Fahrzeug und Betriebsverfahren.
In den letzten Jahren ist das Interesse an Elektrofahrzeugen insbesondere aufgrund eines wachsenden Umweltbewusstseins mehr und mehr gestiegen.
Bei Elektroautos können unter anderem neben zentralen und radnahen Motoren auch Radnabenantriebe eingesetzt werden. Radnabenantriebe sind üblicherweise an beziehungsweise in einem Fahrzeugrad eines Fahrzeugs angeordnet. Radnabenantrieb weisen herkömmlicherweise eine Motoreinheit auf, über welche die Radnabe und damit das Fahrzeugrad des Fahrzeuges angetrieben werden kann.
Die Druckschriften DE 10 2006 040 220 A1 , DE 11 2007 002 204 T5 , DE 10 2008 019 974 A1 , DE 10 2007 043 159 A1 und JP 2007016847 A befassen sich im Wesentlichen mit einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Radnabenantrieben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, welche einen ein Fahrzeugrad antreibenden Radnabenantrieb mit einem Stator und einem Rotor umfasst.
Erfindungsgemäß umfasst das Antriebssystem weiterhin mindestens einen Sensor zum Messen eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters, eine Sicherheitseinrichtung zur Ausgabe und/oder Speicherung eines Warnhinweises sowie ein Steuergerät (Controller), wobei das Steuergerät die Sicherheitseinrichtung ansteuert einen Warnhinweis auszugeben und/oder, beispielsweise in ein Fehlerspeicher, zu speichern, insofern der von dem Sensor gemessene Parameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem hat den Vorteil, dass Schäden, insbesondere welche auf eine Missbrauchsbeanspruchung, wie einen Bordsteinrempler, zurückzuführen sind, frühzeitig erkannt und der Fahrer des Fahrzeugs darüber informiert werden kann. So kann der entstandene Schaden vorteilhafterweise frühzeitig behoben und eine Verschlimmerung des Schadens beziehungsweise Folgeschäden vermieden werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitseinrichtung ausgelegt einen Warnhinweis, insbesondere bezüglich einer möglichen Beschädigung des Radnabenantriebs, an einen Benutzer beziehungsweise Fahrer des Fahrzeugs und/oder an ein Wartungsgerät und/oder an Wartungspersonal auszugeben.
Die Sicherheitseinrichtung kann weiterhin dazu ausgelegt sein, mit einem Warnhinweis verbundene Daten, beispielsweise die den Warnhinweis auslösenden Messwerte, Uhrzeit, Datum und/oder den Fahrzeuggesamtkilometerstand zum Zeitpunkt des auslösenden Ereignisses, sowie gegebenenfalls weitere vor, während und/oder nach dem auslösenden Ereignis erfasste Werte, zu speichern.
Weiterhin können die Sicherheitseinrichtung beziehungsweise das Steuergerät dazu ausgelegt sein auch von dem Sensor gemessene Parameter und damit verbundene Daten zu speichern, bei denen keine Grenzwertüberschreitung vorliegt. Beispielsweise können die von dem Sensor gemessenen Parameter und gegebenenfalls damit verbundenen Daten permanent oder sequenziell in der Sicherheitseinrichtung gespeichert werden. Die gespeicherten Informationen können vorteilhafterweise, beispielsweise bei einer Wartung beziehungsweise Inspektion des Antriebssystems, ausgelesen und analysiert werden. Eine Analyse dieser Informationen kann beispielsweise zur optimierten Einstellung des Antriebssystems, zur Ermittlung von Verschleißteilen, etc. verwendet werden.
Das Ausgeben des Warnhinweises an den Benutzer kann, beispielsweise durch eine optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung, direkt erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Sicherheitseinrichtung dazu ausgelegt sein, einen gespeicherten Warnhinweis, gegebenenfalls zusammen mit, vorstehend erläuterten, damit verbundenen Daten, auf Abruf, beispielsweise über eine Datenschnittstelle und/oder eine optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung, an ein Wartungsgerät und/oder Wartungspersonal, beispielsweise einer Werkstatt, auszugeben.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sicherheitseinrichtung daher eine optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung und/oder eine Datenschnittstelle zum Ausgeben eines Warnhinweises und gegebenenfalls weiterer mit dem Warnhinweis verbundener Daten. Insbesondere kann dabei die optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung einen Bildschirm beziehungsweise ein Display und/oder eine Meldelampe und/oder einen akustischen Signalgeber, beispielsweise einen Lautsprecher, umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristische Parameter eine Verschiebung und/oder Verkippung und/oder ein Abstand zwischen Stator und Rotor, oder eine plastische Verformung, insbesondere des Stators und/oder Rotors, oder eine Beschleunigung, insbesondere des Stators und/oder Rotors, oder eine Drehzahlschwankung, insbesondere des Rotors, oder ein damit einhergehender Parameter. Diese Parameter haben sich als vorteilhaft erwiesen, um eine durch eine mechanische Überbeanspruchung verursachte Beschädigung des Radnabenantriebs frühzeitig zu erkennen. Eine Verschiebung und/oder Verkippung und/oder ein Abstand zwischen Stator und Rotor beziehungsweise eine plastische Verformung des Stators und/oder Rotors kann dabei sowohl an den magnetisch aktiven Flächen des Rotors und Stators als auch an anderen Bereichen des Rotors und Stators, beispielsweise zwischen Statorträger und Rotor, gemessen werden.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Abstandssensoren, Dehnmessstreifensensoren, Beschleunigungssensoren, Drehzahlsensoren, Sensoren zur Motorkommutierung, zum Beispiel Hall-Sensoren, Antiblockiersystemsensoren, zum Beispiel Hall-Sensoren, und Kombinationen davon. Diese Sensoren haben sich zur Messung der vorstehenden, für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameter als vorteilhaft erwiesen.
Zur Erkennung einer mechanischen Überbeanspruchung kann der Radnabenantrieb, beispielsweise in Radnähe, in unterschiedlichen Richtungen messende Beschleunigungssensoren aufweisen. Dabei ist sowohl eine Anordnung am Stator als auch am Rotor möglich. Vorzugsweise werden Beschleunigungssensoren am Stator angeordnet. Die von den Beschleunigungssensoren aufgenommenen Beschleunigungen können, beispielsweise durch das Steuergerät, über ein geeignetes Modell auf Kräfte und Verformungen umgerechnet werden.
Zur Erkennung einer durch eine mechanische Überbeanspruchung verursachten Verlagerung, insbesondere Verkippung und/oder Verschiebung, sowie plastische Verformung des Stators und Rotors können beispielsweise Abstandssensoren verwendet werden.
Eine Verlagerung beziehungsweise plastische Verformung kann beispielsweise durch einen Abstandssensor gemessen werden, welcher am Stator beziehungsweise am Statorträger befestigt ist und den axialen Abstand zum Rotor misst. Aus einem Verschiebeweg lässt sich dabei vorteilhafterweise der Kippwinkel des Systems berechnen. Aus einem zeitlichen Gradienten von Strecke beziehungsweise Winkel lässt sich dabei vorteilhafterweise die Systembeschleunigung ableiten. Aus diesen Daten wiederum lassen sich über ein geeignetes Rechenmodell Rückschlüsse auf Schädigungen durch Missbrauch ziehen.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor ein auf einem berührenden oder berührungslosen Messprinzip basierender Abstandssensor zum Messen eines, insbesondere axialen und/oder radialen, insbesondere axialen, Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor. Der Abstandssensor kann dabei zum Beispiel den Abstand zwischen magnetisch aktiven Flächen des Rotors und Stators oder zwischen anderen Bereichen des Rotors und Stators, beispielsweise zwischen zu den magnetisch aktiven Flächen benachbarten Bereichen beziehungsweise zwischen Bereichen des Rotors und Stators mit einer hoher Berührungswahrscheinlichkeit, zum Beispiel zwischen Statorträger und Rotor, messen.
Insbesondere im Falle eines Außenläufers, ist eine Messung einer, beispielsweise axialen, Verschiebung zwischen dem Stator und dem Rotor, vorzugsweise fern von der Rotationsachse, eine elegante Lösung, welche Rückschlüsse auf eine Verformungen des Systems zulässt und insbesondere im Fall einer achsfernen Anordnung ein starkes Signal liefern kann. Hierfür kann zum Beispiel eine berührungslose Abstandssensorik am Stator angebracht werden, welche beispielsweise den axialen Abstand Stator-Rotor-Abstand misst. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit aktueller Sensoren, kann dies auch bei als Innenläufer ausgebildeten Radnabenantrieben erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor ein auf einem magnetischen Messprinzip basierender Abstandssensor. Ein auf einem magnetischen Messprinzip basierender Sensor ermöglich vorteilhafterweise eine berührungslose Abstandsmessung. Insbesondere bietet eine magnetisch sensitive Messung der Magnete eines permanenterregten Radnabenantriebs eine vorteilhafte Möglichkeit zur Abstandserkennung. Eine berührungslose Abstandsmessung ist jedoch auch auf der Basis anderer Messprinzipien, beispielsweise durch ein spannungsabhängiges, optisches oder akustisches Messprinzip möglich.
Eine Möglichkeit für eine berührende Abstandsmessung beziehungsweise Verlagerungs- beziehungsweise Verformungsdetektion bietet ein Grenztaster beziehungsweise ein elektrischer Stator-Rotor-Kontakt, welcher bei einer Überlast schließt. Das Grundprinzip beruht darauf, dass in einem definierten Abstand zwischen Stator und Rotor ein elektrisch offener Kontakt besteht, welcher beispielsweise beim Überschreiten einer zulässigen mechanischen Belastung und damit einhergehenden Verlagerung, Verkippung, Verschiebung und/oder Verformung des Stators und/oder Rotors geschlossen wird, so dass ein elektrisches Signal an das Steuergerät und eine gegebenenfalls darin vorgesehene Auswertelogik weitergegeben werden kann.
Eine Verlagerung, insbesondere Verkippung und/oder Verschiebung, sowie eine plastische Verformung kann jedoch auch durch die Verwendung der Sensorik anderer Fahrzeugsysteme erfolgen. Beispielsweise kann hierfür eine Raddrehzahlerfassung, beispielsweise eines Antiblockiersystems, und/oder die Sensorik für die Motorkommutierung genutzt werden. Insbesondere können Signalschwankungen, die auf Lagerverkippungen beziehungsweise sonstige Verlagerungen in den verschiedenen Raumrichtungen zurückzuführen sind, nach entsprechender Verarbeitung Rückschlüsse auf Missbrauchslasten zulassen. Dies hat den Vorteil, dass hierbei keine zusätzliche Sensorik eingesetzt werden muss und es gegebenenfalls ausreicht die Signalauswertung entsprechend anzupassen.
Auch ist eine Kombination von Sensorik anderer Fahrzeugsysteme mit zusätzlichen Sensoren möglich. Beispielsweise kann die Sensorik eines Antiblockiersystems, deren Sensoren herkömmlicherweise an Stellen angeordnet sind, welche durch eine Verkippung nur minimal beeinflusst werden durch einen oder mehrere zusätzliche gleichartige Sensoren ergänzt werden, welche hingegen an Stellen mit einer möglichst großen Verkippung, zum Beispiel oberhalb und/oder unterhalb des Radlagers, angeordnet sind. Ein maximaler Verkippungseffekt kann dabei vorteilhafterweise in 12-Uhr-Stellung und/oder 6-Uhr-Stellung, bezogen auf das Radlager, erzielt werden.
Die Verwendung der Sensorik anderer Fahrzeugsystem bietet vorteilhafterweise eine einfache und kostengünstige Möglichkeit die Erfindung zu realisieren, insbesondere, da die Sensorsignale mit den ohnehin vorhandenen Signalleitungen aus dem Antrieb in das Steuergerät geleitet und zusätzliche Leitungen und Stecker vermieden werden können.
Eine plastische Verformung kann zusätzlich mittels Dehnmessstreifen erfolgen. Hierbei kann das Radlager als kraftmessendes Lager dienen. Zum Beispiel kann ein stehender Außenring mit Dehnmessstreifen versehen werden. Signale der Dehnmessstreifen lassen vorteilhafterweise Rückschlüsse auf plastische Verformungen, insbesondere aufgrund von Lagerbelastungen, zu.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Radnabenantrieb mit einem Stator und einem Rotor, insbesondere welcher für ein erfindungsgemäßes Antriebssystem und/oder ein später erläutertes erfindungsgemäßes Fahrzeug und/oder zur Durchführung eines ebenfalls später erläuterten Verfahrens geeignet ist.
Im Rahmen einer Ausgestaltung weist dabei der Stator und/oder der Rotor, vorzugsweise der Stator, einen oder mehrere Beschleunigungssensoren zum Messen einer Beschleunigung des Stators und/oder Rotors in eine oder mehrere Raumrichtungen, insbesondere eine axiale und/oder eine radiale Raumrichtung, auf. Dies ermöglicht vorteilhafterweise die Messung eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung weist der Radnabenantrieb mindestens einen auf einem berührenden oder berührungslosen Messprinzip basierenden Abstandssensor zum Messen eines, insbesondere axialen und/oder radialen, Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor auf. Dies bietet vorteilhafterweise eine weitere Möglichkeit zur Messung eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters. Der Abstandssensor kann dabei zum Beispiel den Abstand zwischen magnetisch aktiven Flächen des Rotors und Stators oder zwischen anderen Bereichen des Rotors und Stators, beispielsweise zwischen zu den magnetisch aktiven Flächen benachbarten Bereichen beziehungsweise zwischen Bereichen des Rotors und Stators mit einer hoher Berührungswahrscheinlichkeit, zum Beispiel zwischen Statorträger und Rotor, messen.
Insbesondere kann dabei der Abstandssensor ein Grenztaster sein, welcher ein erstes am Stator angebrachtes elektrisches Kontaktelement und ein zweites am Rotor angebrachtes elektrisches Kontaktelement aufweist, wobei das erste und zweite Kontaktelemente im Normalbetrieb des Radnabenantreibs einen offenen elektrischen Kontakt (beabstandete Anordnung, keine elektrische Kontaktierung im Normalbetrieb) darstellen, wobei, insofern eine auf den Stator und Rotor wirkende mechanische Belastung einen Grenzwert überschreitet, zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelementen ein elektrischer Kontakt schließbar (aneinander angrenzende Anordnung) und ein elektrisches Signal ausgebbar ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung weist der Radnabenantrieb mindestens einen Antiblockiersystemsensor, insbesondere einen auf einem induktiven Messprinzip basierenden Drehzahlsensor, auf, welcher oberhalb oder unterhalb des Radlagers, insbesondere bezogen auf das Radlager in einem Bereich zwischen 11- und 1-Uhr-Stellung, zum Beispiel in 12-Uhr-Stellung, und/oder in einem Bereich zwischen 5- und 7-Uhr-Stellung, zum Beispiel in 6-Uhr-Stellung, angeordnet ist. So kann vorteilhafterweise eine weitere Möglichkeit zur Messung eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters zur Verfügung gestellt werden.
Vorzugsweise ist der Radnabenantrieb als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Antriebssystem und/oder einen erfindungsgemäßen Radnabenantrieb umfasst.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Betriebsverfahren für einen Radnabenantrieb eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs, insbesondere für ein erfindungsgemäßes Antriebssystem und/oder für einen erfindungsgemäßen Radnabenantrieb und/oder für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, umfassend die Verfahrensschritte:
Messen mindestens eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters,
Ausgeben und/oder Speichern eines Warnhinweises, insbesondere an einen Benutzer/Fahrer des Fahrzeugs und/oder an ein Wartungsgerät und/oder an Wartungspersonal, insofern der gemessene Parameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen und deren Beschreibung sollen zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Gegenstände dienen und nicht dazu herangezogen werden die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
1a einen schematischen Querschnitt durch einen Radnabenantrieb im Normalbetrieb;
1b einen schematischen Querschnitt durch den in 1a gezeigten Radnabenantrieb während einer mechanischen Überbeanspruchung;
2a einen schematischen Querschnitt durch einen Radnabenantrieb einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems im Normalbetrieb; und
2b einen schematischen Querschnitt durch den in 2a gezeigten Radnabenantrieb während einer mechanischen Überbeanspruchung.
Die 1a bis 2b zeigen in stark schematisierten Darstellungen einen als Außenläufer ausgeführten Radnabenantrieb, welcher einen Stator 10a, 10b und einen um eine Drehachse 20 drehbaren Rotor 11a, 11b umfasst. Die senkrecht und waagerecht schraffierten Flächen illustrieren dabei schematisch ein während des Betriebes des Radnabenantriebs zwischen dem Stator 10a, 10b und Rotor 11a, 11b aufgebautes magnetisches Feld. Die Figuren veranschaulichen, dass der Stator 10a, 10b und der Rotor 11a, 11b dafür magnetisch aktive Flächen 10a, 11a aufweisen, welche im Normalbetrieb (1a und 2a) im Wesentlichen parallel zueinander beabstandet angeordnet sind. Dabei ist es möglich, dass sich im Normalbetrieb (1a und 2a) der Abstand zwischen dem Stator 10a, 10b und dem Rotor 11a, 11b, insbesondere deren magnetisch aktiven Flächen 10a, 11a, sowie deren Ausrichtung zueinander zeitweilig, beispielsweise unter Seitenlast, zum Beispiel bei Kurvenfahrten, verändert. Um Sicherzustellen, dass im Normalbetrieb auch unter Seitenlast keine Beschädigung des Radnabenantriebs durch eine Verlagerung beziehungsweise plastische Verformung des Stators 10a, 10b und/oder Rotors 11a, 11b und eine daraus resultierende Berührung zwischen Stator 10a, 10b und/oder Rotor 11a, 11b erfolgt, ist der Abstand d herkömmlicherweise ausreichend groß gewählt.
Zur besseren Veranschaulichung der Wirkungsweise ist in den 1a bis 2b der Abstand d zwischen den magnetisch aktiven Flächen 10a, 11a des Rotors und Stators stark vergrößert dargestellt. In der Praxis kann dieser Abstand d deutlich kleiner als Abstände d zwischen anderen Bereichen 10b, 11b des Stators beziehungsweise Rotors sein. Die 1a bis 2b zeigen weiterhin, dass der Rotor 11a, 11b bezüglich des Stators 10a, 10b durch eine Lagerung 21, beispielsweise durch ein Wälzlager, drehbar gelagert ist. Zudem zeigen die 1a bis 2b, dass dabei der Rotor 11a, 11b mit der Radfelge 22 drehfest verbunden ist.
Die 1b und 2b illustrieren, dass im Missbrauchsfall, beispielsweise bei einer mit einer hohen Impulsübertragung erfolgenden Kollision des Rades mit einem Objekt, beispielsweise mit einem Bordstein oder einem anderen Fahrzeug, oder beim schnellen Durch- oder Überfahren eines Objektes, beispielsweise eines extrem tiefen Schlaglochs, eine mechanische Überbelastung des Radnabenantriebs auftreten kann, welche insofern diese unerkannt bleibt zumindest längerfristig zu einer Beschädigung des Radnabenantriebs führen kann. Die 1b und 2b veranschaulichen insbesondere, dass in einem derartigen Missbrauchsfall eine Verlagerung, insbesondere Verkippung und/oder Verschiebung, des Rotors gegenüber dem Stator oder sogar eine plastische Verformung der Stator-Rotor-Anordnung auftreten kann, bei der Stator und Rotor einander berühren (d = 0) oder sogar unter einer hohen Impulsübertragung miteinander kollidieren können.
Die 2a und 2b zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems im Normalbetrieb und im Missbrauchsfall, beispielsweise während eines Bordsteinremplers. Die 2a und 2b zeigen, dass das System mindestens einen Sensor 12 aufweist, welcher zum Messen eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters ausgelegt ist. Das Auftreten eines Missbrauchsfall kann daher durch die erfindungsgemäßen Gegenstände vorteilhafterweise erkannt werden. Erfindungsgemäß wird insofern der gemessene Parameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet ein Warnhinweis, beispielsweise an den Fahrer des Fahrzeugs, ausgegeben und/oder in einem Fehlerspeicher gespeichert. Vorzugsweise geschieht dies auch wenn ein zulässiger Grenzwertüberschritten wird, bei dem Stator 10a, 10b und Rotor 11a, 11b sich noch nicht berühren.
Insgesamt können so vorteilhafterweise möglich Schäden des Antriebs frühzeitig erkannt und Folgeschäden vermieden werden.
Die 2a und 2b veranschaulichen zudem, dass es möglich ist unterschiedliche Sensoren 12 an unterschiedlichen Stellen zu platzieren. Beschleunigungssensoren können beispielsweise am Stator 10a, 10b oder Statorträger 10b, befestigt werden. Abstandssensoren, welche auf einem berührenden oder berührungslosen Messprinzip basierender, können zum Messen eines axialen (z) und/oder radialen (x, y) Abstands d zwischen dem Stator 10a, 10b und dem Rotor 11a, 11b an einer Stelle mit hoher Berührungswahrscheinlichkeit beziehungsweise radlagerfern angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

10a: magnetisch aktive Fläche des Stators
10b: anderer Bereich des Stators, insbesondere Statorträger
11a: magnetisch aktive Fläche des Rotors
11b: anderer Bereich des Rotors
12: Sensor
20: Drehachse
21: Wälzlager
22: Felge
d: Abstand zwischen Stator und Rotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006040220 A1 [0004]
DE 112007002204 T5 [0004]
DE 102008019974 A1 [0004]
DE 102007043159 A1 [0004]
JP 2007016847 A [0004]

Claims

Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend einen ein Fahrzeugrad antreibenden Radnabenantrieb mit einem Stator (10a, 10b) und einem Rotor (11a, 11b), mindestens einen Sensor (12) zum Messen eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters, eine Sicherheitseinrichtung zur Ausgabe und/oder Speicherung eines Warnhinweises und ein Steuergerät, wobei das Steuergerät die Sicherheitseinrichtung ansteuert einen Warnhinweis auszugeben und/oder zu speichern, insofern der von dem Sensor gemessene Parameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Sicherheitseinrichtung ausgelegt ist einen Warnhinweis, insbesondere bezüglich einer möglichen Beschädigung des Radnabenantriebs, an einen Benutzer des Fahrzeugs und/oder an ein Wartungsgerät und/oder an Wartungspersonal auszugeben.
Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sicherheitseinrichtung eine optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung und/oder eine Datenschnittstelle zum Ausgeben eines Warnhinweises und gegebenenfalls weiterer mit dem Warnhinweis verbundener Daten umfasst, insbesondere wobei die optische und/oder akustische Ausgabevorrichtung einen Bildschirm und/oder eine Meldelampe und/oder einen akustischen Signalgeber, insbesondere einen Lautsprecher, umfasst.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristische Parameter eine Verschiebung und/oder Verkippung und/oder ein Abstand zwischen Stator und Rotor, oder eine plastische Verformung, oder eine Beschleunigung, oder eine Drehzahlschwankung, oder ein damit einhergehender Parameter ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mindestens eine Sensor (12) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Abstandssensoren, Dehnmessstreifensensoren, Beschleunigungssensoren, Drehzahlsensoren, Sensoren zur Motorkommutierung, Antiblockiersystemsensoren und Kombinationen davon.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mindestens eine Sensor (12) ein auf einem berührenden oder berührungslosen Messprinzip basierender Abstandssensor zum Messen eines, insbesondere axialen und/oder radialen, Abstands zwischen dem Stator (10a, 10b) und dem Rotor (11a, 11b) ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mindestens eine Sensor ein auf einem magnetischen Messprinzip basierender Abstandssensor ist.
Radnabenantrieb mit einem Stator (10a, 10b) und einem Rotor (11a, 11b), insbesondere für ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder ein Fahrzeug nach Anspruch 12 und/oder zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 13, wobei der Stator (10a, 10b) und/oder der Rotor (11a, 11b), vorzugsweise der Stator (10a, 10b), einen oder mehrere Beschleunigungssensoren (12) zum Messen einer Beschleunigung des Stators (10a, 10b) und/oder Rotors (11a, 11b) in eine oder mehrere Raumrichtungen (x, y, z), insbesondere eine axiale und/oder eine radiale Raumrichtung, aufweist, und/oder wobei der Radnabenantrieb mindestens einen auf einem berührenden Messprinzip basierenden Abstandssensor zum Messen eines, insbesondere axialen und/oder radialen, Abstands zwischen dem Stator (10a, 10b) und dem Rotor (11a, 11b) aufweist, und/oder wobei der Radnabenantrieb mindestens einen auf einem berührungslosen Messprinzip basierenden Abstandssensor zum Messen eines radialen Abstands zwischen dem Stator (10a, 10b) und dem Rotor (11a, 11b) aufweist, und/oder wobei der Radnabenantrieb mindestens einen Antiblockiersystemsensor, insbesondere einen auf einem induktiven Messprinzip basierenden Drehzahlsensor, aufweist, welcher oberhalb oder unterhalb des Radlagers, insbesondere bezogen auf das Radlager einem Bereich zwischen 11- und 1-Uhr-Stellung, beispielsweise in 12-Uhr-Stellung, und/oder in einem Bereich zwischen 5- und 7-Uhr-Stellung, zum Beispiel in 6-Uhr-Stellung, angeordnet ist.
Radnabenantrieb nach Anspruch 8, wobei der Abstandssensor ein Grenztaster ist, welcher ein erstes am Stator (10a, 10b) angebrachtes elektrisches Kontaktelement und ein zweites am Rotor (11a, 11b) angebrachtes elektrisches Kontaktelement aufweist, wobei das erste und zweite Kontaktelemente im Normalbetrieb des Radnabenantreiebs einen offenen elektrischen Kontakt darstellen, wobei, insofern eine auf den Stator und Rotor wirkende mechanische Belastung einen Grenzwert überschreitet, zwischen dem ersten und zweiten Kontaktelementen ein elektrischer Kontakt schließbar und ein elektrisches Signal ausgebbar ist.
Radnabenantrieb nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Radnabenantrieb als Innenläufer oder als Außenläufer ausgebildet ist.
Fahrzeug, insbesondere Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einen Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
Betriebsverfahren für einen Radnabenantriebs eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs, insbesondere für ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder für einen Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und/oder für ein Fahrzeug nach Anspruch 11, umfassend die Verfahrensschritte: Messen mindestens eines für eine mechanische Beanspruchung des Radnabenantriebs charakteristischen Parameters, Ausgeben und/oder Speichern eines Warnhinweises, insbesondere an einen Benutzer/Fahrer des Fahrzeugs und/oder an ein Wartungsgerät und/oder an Wartungspersonal, insofern der gemessene Parameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.