DE102017221169A1 - Lageranordnung mit Ölgütesensor - Google Patents

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Abstract

Offenbart wird eine Lageranordnung, insbesondere Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Lager mit einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring, die relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind und zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei um die Wälzkörper ein Lagerinnenraum definiert ist, in dem ein Schmiermittel vorgesehen ist, und mit einer Achse, die mit dem zumindest einen Lager verbunden ist, wobei weiterhin ein Sensor vorgesehen ist, der in Kontakt mit dem Schmiermittel ist und dazu ausgebildet ist, zumindest eine Eigenschaft des Schmiermittels zu überwachen, und dass eine Anzeigeeinheit vorgesehen ist, die mit dem Sensor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, an einer Außenseite der Achse ein Signal auszugeben, welches einen Zustand der zumindest einen überwachten Eigenschaft des Schmiermittels angibt.

Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Lager und einer Achse gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Um eine optimale Funktion von Lageranordnungen zu gewährleisten, werden diese geschmiert, beispielsweise mit Öl oder einem anderen geeigneten Schmiermittel. Für gewisse Anwendungen muss das verwendete Schmiermittel jedoch regelmäßig kontrolliert und bei Bedarf ausgetauscht werden. Ein Austausch kann beispielsweise erforderlich sein, wenn sich das Schmiermittel zersetzt oder Schmutz-/Metallpartikel oder ähnliches enthält. Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Lastkraftwagen, verwendeten Radlageranordnungen ist es aufwendig, eine Kontrolle durchzuführen, da hierzu die Nabenabdeckung abgenommen werden muss, um an das Schmiermittel zu gelangen. In manchen Fällen kann die Nabenabdeckung, auch Radkappe genannt, fest mit der Nabe verbunden sein, beispielsweise durch Schrauben. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich das Schmiermittel nicht nur innerhalb des Lagers selbst, sondern auch in der Nabe und der Nabenabdeckung befindet. Durch die fixierte Nabenabdeckung wird das Schmiermittel in der gesamten Anordnung gehalten.
  • Des Weiteren wird die Entscheidung über einen Austausch des Schmiermittels häufig durch in Augenscheinnahme durchgeführt, und basiert somit auf der Erfahrung des überprüfenden Mechanikers.
  • Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lageranordnung bereitzustellen, die eine einfache und sichere Kontrolle des Schmiermittels ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Im Folgenden wird eine Lageranordnung, insbesondere Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Lager mit einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring vorgestellt, die relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind und zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Des Weiteren ist in der Lageranordnung um die Wälzkörper ein Lagerinnenraum definiert, in dem ein Schmiermittel vorgesehen ist. Die Lageranordnung weist eine Achse auf, die mit dem zumindest einen Lager verbunden ist.
  • Um eine einfache und sichere Kontrolle und Überwachung des Schmiermittels zu ermöglichen, weist die Lageranordnung einen Sensor auf, der in Kontakt mit dem Schmiermittel ist und dazu ausgebildet ist, zumindest eine Eigenschaft des Schmiermittels zu überwachen. Der Sensor kann beispielsweise erfassen, ob sich das Schmiermittel zersetzt hat und/oder Schmutzpartikel wie Metallabrieb enthält. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob das Schmiermittel ausgetauscht werden muss oder nicht, ohne die Lageranordnung zu demontieren. Die Überwachung des Schmiermittels ist somit nicht davon abhängig, ob der zuständige Mechaniker den Zustand des Schmiermittels richtig erkannt hat, sondern kann automatisiert mit Hilfe des Sensors erfolgen. Der Sensor kann die Überwachung kontinuierlich oder in bestimmten Zeitintervallen durchführen. Alternativ kann die Überwachung auch durch einen Benutzer initiiert werden, beispielsweise durch Aktivieren des Sensors.
  • Um den Zustand des Schmiermittels nach außen, d.h. nach außerhalb der Lageranordnung, sichtbar zu machen, ist eine Anzeigeeinheit vorgesehen, die mit dem Sensor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, an einer Außenseite der Achse ein Signal auszugeben, welches einen Zustand der zumindest einen überwachten Eigenschaft des Schmiermittels angibt. Die Anzeigeeinheit kann dabei angeben, ob das Schmiermittel ausgetauscht werden muss beziehungsweise sollte oder nicht. Somit kann bereits ohne eine Demontage der Lageranordnung erkannt werden, ob eine Demontage zum Austausch des Schmiermittels überhaupt erforderlich ist. Die Lebensdauer der Lageranordnung kann somit verlängert werden, da zum einen das Schmiermittel dauerhaft überwacht werden kann und eine Verschlechterung des Schmiermittels sofort angezeigt werden und auf diese mit einem Austausch des Schmiermittels reagiert werden kann. Ein Betrieb der Lageranordnung mit einem Schmiermittel in nicht mehr ausreichender Qualität kann somit reduziert werden. Zum anderen ist eine Demontage nur zum Austausch erforderlich, wodurch der Verschleiß durch unnötiges Auseinandernehmen der Lageranordnung verhindert werden kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Achse eine Nabenabdeckung auf. Die Anzeigeeinheit und/oder der Sensor sind dabei an/in der Nabenabdeckung angeordnet. Auf diese Weise kann die Anzeige des Überwachungszustands besonders einfach von außen gesehen werden. Die Anzeigeeinheit kann von dem Sensor den aktuellen Zustand des Schmiermittels kabellos oder kabelgebunden empfangen. Eine kabellose Übertragung kann beispielsweise über eine Funkschnittstelle erfolgen.
  • Die Nabenabdeckung ist gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel fest an der Achse angebracht und das Schmiermittel ist in der Nabenabdeckung vorgesehen. Beispielsweise bei Lastkraftwagen kann sich auch in der Nabenabdeckung Schmiermittel befinden. Die Nabenabdeckung ist dabei nicht nur an der Achse festgeklemmt, sondern mit Befestigungsmitteln wie Schrauben fest und dauerhaft fixiert. Der Sensor kann in diesem Fall in der Nabenabdeckung vorgesehen sein, um in Kontakt mit dem Schmiermittel zu sein. Der Sensor kann entweder an der Nabendeckung befestigt, beispielsweise geklebt, sein und sich bei Bewegung mit der Nabenabdeckung drehen. Die Oberfläche des Schmiermittels kann sich beispielsweise auf halber Höhe der Nabenabdeckung befinden. In diesem Fall könnte der Sensor das Schmiermittel in periodischen Abständen überwachen, d.h. immer wenn er bei der Bewegung der Nabenabdeckung in Kontakt mit dem Schmiermittel gebracht wird und/oder in dieses eintaucht.
  • Alternativ kann der Sensor in der Nabenabdeckung frei beweglich vorgesehen sein. Dabei wird der Sensor durch die Schwerkraft dauerhaft in das Schmiermittel eingetaucht oder zumindest in Kontakt mit diesem gebracht. Somit ist auch eine kontinuierliche Überwachung des Schmiermittels möglich.
  • Zusätzlich oder alternativ ist der Sensor in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel integral mit einer Abdichtung des zumindest einen Lagers ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann das Schmiermittel innerhalb des Lagers selbst überwacht werden. Es können auch mehrere Sensoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Sensor in der Nabenabdeckung und ein Sensor in der Abdichtung des Lagers vorgesehen sein. Die Anzeigeeinheit kann hierbei die Ausgaben von beiden Sensoren anzeigen.
  • Zum Anzeigen des Zustands des Schmiermittels weist die Anzeigeeinheit gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine Leuchtdiode auf, die das Signal als Leuchtsignal ausgibt. Die Ausgabe kann dabei beispielsweise farbcodiert erfolgen. Ein grünes Signal kann angeben, dass der Zustand des Schmiermittels noch einwandfrei ist, ein rotes Signal, dass das Schmiermittel ausgetauscht werden muss. Auch andere Farben sind möglich. Alternativ kann die Leuchtdiode nur dann aufleuchten, wenn das Schmiermittel ausgetauscht werden muss.
  • Der Sensor kann auf unterschiedliche Arten den Zustand des Schmiermittels oder auch verschiedene Eigenschaften des Schmiermittels erfassen. Des Weiteren können auch mehrere Sensoren vorgesehen sein, die unterschiedliche Eigenschaften des Schmiermittels erfassen können, oder es kann ein kombinierter Sensor verwendet werden, der mehrere Eigenschaften bestimmen kann.
  • In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Sensor ein Temperatursensor. Dieser kann die Temperatur des Schmiermittels ermitteln. Erreicht die Temperatur des Schmiermittels einen vorbestimmten Schwellwert oder überschreitet diesen, kann dies den Rückschluss erlauben, dass das Schmiermittel nicht mehr die nötige Qualität hat und ausgetauscht werden muss.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor ein kapazitiver Sensor sein. Dieser kann die dielektrische Leitfähigkeit des Schmiermittels bestimmen. Erreicht die dielektrische Leitfähigkeit oder Permittivität des Schmiermittels einen bestimmten Wert oder überschreitet diesen, kann dies bedeuten, dass sich zu viele Metallpartikel in dem Schmiermittel befinden und dieses ausgetauscht werden muss.
  • In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Sensor ein Ultraschallsensor. Dieser kann mittels Ultraschall Schmutzpartikel in dem Schmiermittel erfassen. Zu viele Schmutzpartikel bedeuten, dass das Schmiermittel ausgetauscht werden muss.
  • Des Weiteren kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Sensor ein Magnetsensor sein. Mittels Magnetismus kann ebenfalls bestimmt werden, ob sich Metallpartikel, beispielsweise durch Abrieb, in dem Schmiermittel befinden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Nabenabdeckung vorgeschlagen, die zur Verwendung in einer Lageranordnung eingerichtet, wie sie oben beschrieben ist. Die Nabenabdeckung weist einen Sensor zur Überwachung zumindest einer Eigenschaft eines Schmiermittels auf.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
  • Es zeigt:
    • 1: eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
  • Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine Lageranordnung 100. Die Lageranordnung 100 kann insbesondere eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug sein. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weit die Lageranordnung zwei Lager mit jeweils einem ersten Lagerring 1 und einem zweiten Lagerring 2 auf, die relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind. Die Lager sind auf einer Achse 5 angeordnet und weisen zwischen dem ersten Lagerring 1 und dem zweiten Lagerring 2 jeweils Wälzkörper 3 auf. In dem gesamten Lagerinnenraum, d.h. um die Achse 5 und um die Lager mit den ersten Lagerringen 1, den zweiten Lagerringen 2 und den Wälzkörpern 3 ist ein Schmiermittel 4 vorgesehen. Dieses wird nach außen hin durch eine Achse 9 sowie eine Nabenabdeckung 8 abgedichtet.
  • Das Schmiermittel 4 hat eine Fülllinie 10 und befindet sich aufgrund der Schwerkraft immer im unteren Bereich der Lageranordnung 100. Um Eigenschaften des Schmiermittels 4 zu überwachen, ist ein Sensor 6 in der Nabenabdeckung 8 angeordnet. Der Sensor 6 kann fest an der Nabenabdeckung 8 angebracht sein und sich somit immer wieder bei Bewegung der Lageranordnung 100 durch das Schmiermittel 4 hindurchbewegen. Alternativ kann der Sensor 6 frei beweglich in der Nabenabdeckung 8 angeordnet sein und sich somit durch die Schwerkraft immer in dem Schmiermittel 4 befinden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 6 auch an der Achse 5 und/oder an einem der Lagerelementen und/oder einer Abdichtung der Lager angeordnet sein.
  • Der Sensor 6 erfasst zum Beispiel eine Temperatur oder eine dielektrische Leitfähigkeit des Schmiermittels 4. Durch diese Eigenschaften ist es möglich, einen Zustand des Schmiermittels 4 zu bestimmen. Das bedeutet, dass es möglich ist, basierend auf den erfassten Eigenschaften zu bestimmen, ob es erforderlich ist, das Schmiermittel 4 auszutauschen. Um den Zustand des Schmiermittels 4 auch nach außen hin sichtbar zu machen, ist eine Anzeigeeinheit 7 vorgesehen. Diese Anzeigeeinheit 7 ist an der Nabenabdeckung 8 angeordnet. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit 7 ein oder mehrere LEDs aufweisen, die angeben, ob ein Austausch des Schmiermittels 4 erforderlich ist. Erst wenn die Anzeigeeinheit 7 anzeigt, dass das Schmiermittel 4 ausgetauscht werden muss, ist eine Demontage der Lageranordnung 100, einschließlich eines Abnehmens der Nabenabdeckung 8, erforderlich.
  • Durch die hierin beschriebene Lageranordnung 100 ist es möglich, auf einfache Weise eine Überwachung des in der Lageranordnung 100 vorhandenen Schmiermittels 4 zu realisieren. Hierzu ist keine Demontage der Lageranordnung 100 erforderlich, sondern der Zustand des Schmiermittels 4 wird innerhalb der Lageranordnung 100 durch den Sensor 6 erfasst und durch die Anzeigeeinheit 7 nach außen sichtbar gemacht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erster Lagerring
    2
    zweiter Lagerring
    3
    Wälzkörper
    4
    Schmiermittel
    5
    Achse
    6
    Sensor
    7
    Anzeigeeinheit
    8
    Nabenabdeckung
    9
    Gehäuse
    10
    Fülllinie
    100
    Lageranordnung

Claims (10)

  1. Lageranordnung (100), insbesondere Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Lager mit einem ersten Lagerring (1) und einem zweiten Lagerring (2), die relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind und zwischen denen Wälzkörper (3) angeordnet sind, wobei um die Wälzkörper (3) ein Lagerinnenraum definiert ist, in dem ein Schmiermittel (4) vorgesehen ist, und mit einer Achse (5), die mit dem zumindest einen Lager verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Sensor (6) vorgesehen ist, der in Kontakt mit dem Schmiermittel (4) ist und dazu ausgebildet ist, zumindest eine Eigenschaft des Schmiermittels (4) zu überwachen, und dass eine Anzeigeeinheit (7) vorgesehen ist, die mit dem Sensor (6) gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, an einer Außenseite der Achse (5) ein Signal auszugeben, welches einen Zustand der zumindest einen überwachten Eigenschaft des Schmiermittels (4) angibt.
  2. Lageranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Achse (5) eine Nabenabdeckung (8) aufweist und wobei die Anzeigeeinheit (7) und/oder der Sensor (6) an/in der Nabenabdeckung (8) angeordnet ist.
  3. Lageranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nabenabdeckung (8) fest an der Achse (5) angebracht ist und wobei das Schmiermittel (4) in der Nabenabdeckung (8) vorgesehen ist.
  4. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) integral mit einer Abdichtung des zumindest einen Lagers ausgebildet ist.
  5. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigeeinheit (7) eine Leuchtdiode aufweist, die das Signal als Leuchtsignal ausgibt.
  6. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) ein Temperatursensor ist.
  7. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) ein kapazitiver Sensor ist.
  8. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) ein Ultraschallsensor ist.
  9. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) ein Magnetsensor ist.
  10. Nabenabdeckung (8) zur Verwendung in einer Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Sensor (6) zur Überwachung zumindest einer Eigenschaft eines Schmiermittels (4).
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