DE102018131195A1 - Wheel bearing unit of a vehicle, in particular an agricultural vehicle - Google Patents

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Horst Brehm
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Jens Heim
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    • F16C19/548—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings in O-arrangement

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit (1) eines Fahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, umfassend eine Nabe (2) zur Anbringung eines Rades (3) des Fahrzeugs, wobei die Nabe (2) mittels mindestens eines Lagers (4) in einem Gehäuse (5) gelagert ist, wobei Mittel (6, 7, 8) zur Erfassung einer vom Rad (3) auf das Gehäuse (5) übertragenen Kraft vorhanden sind. Um in einfacher Weise die effektiv wirksamen Kräfte vom Boden auf das Gehäuse messen zu können, sieht die Erfindung vor, dass die Mittel (6, 7, 8) einen Messring (6) umfassen, der an einem der Ringe (9) des Lagers (4) angeordnet ist, wobei im lastfreien Zustand der Radlagereinheit (1) zumindest abschnittsweise ein radialer Spalt (7) zwischen dem Messring (6) und einer Aufnahmebohrung (10) für den Ring (9) des Lagers (4) im Gehäuse (5) vorliegt, wobei im Gehäuse (5) mindestens ein Abstandssensor (8) angeordnet ist, mit dem der Abstand des Messrings (6) im Bereich des radialen Spalts (7) vom Gehäuse (5) gemessen werden kann.The invention relates to a wheel bearing unit (1) of a vehicle, in particular an agricultural vehicle, comprising a hub (2) for attaching a wheel (3) of the vehicle, the hub (2) using at least one bearing (4) in a housing (5 ) is mounted, there being means (6, 7, 8) for detecting a force transmitted from the wheel (3) to the housing (5). In order to be able to measure the effective forces from the floor on the housing in a simple manner, the invention provides that the means (6, 7, 8) comprise a measuring ring (6) which is attached to one of the rings (9) of the bearing ( 4), a radial gap (7) between the measuring ring (6) and a receiving bore (10) for the ring (9) of the bearing (4) in the housing (5), at least in sections, in the load-free state of the wheel bearing unit (1). is present, wherein at least one distance sensor (8) is arranged in the housing (5), with which the distance of the measuring ring (6) in the region of the radial gap (7) from the housing (5) can be measured.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit eines Fahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, umfassend eine Nabe zur Anbringung eines Rades des Fahrzeugs, wobei die Nabe mittels mindestens eines Lagers in einem Gehäuse gelagert ist, wobei Mittel zur Erfassung einer vom Rad auf das Gehäuse übertragenen Kraft vorhanden sind.The invention relates to a wheel bearing unit of a vehicle, in particular an agricultural vehicle, comprising a hub for attaching a wheel of the vehicle, the hub being mounted in a housing by means of at least one bearing, with means for detecting a force transmitted from the wheel to the housing .

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Messsysteme zur Erfassung der Radkraft sind bei Automobilen hinlänglich bekannt und werden insbesondere benötigt, um die elektronischen Stabilisierungssysteme des Fahrzeugs (ESP) zu optimieren. Derartige Messsysteme sind auch bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen, insbesondere bei Traktoren, nötig. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die größten Treibstoffverluste (nach dem Motor) zwischen dem Reifen und dem Boden entstehen. Diese Verluste lassen sich durch richtiges Ballastiren des landwirtschaftlichen Fahrzeugs verringern. Hierzu ist es allerdings erforderlich zu wissen, mit welcher Kraft das Rad während der Benutzung des Fahrzeugs auf den Boden drückt. Diese Kraft lässt sich nicht im Stand ermitteln, vielmehr ist hierfür eine Radaufstandskraftmessung im Fahrzeug nötig.Measuring systems for recording the wheel force are well known in automobiles and are required in particular in order to optimize the electronic stabilization systems of the vehicle (ESP). Such measuring systems are also necessary for agricultural vehicles, especially tractors. This is due in particular to the fact that the greatest fuel losses (after the engine) occur between the tire and the ground. These losses can be reduced by properly ballasting the agricultural vehicle. However, this requires knowing the force with which the wheel presses on the ground while the vehicle is in use. This force cannot be determined when the vehicle is stationary, rather a wheel contact force measurement in the vehicle is necessary for this.

Eine gattungsgemäße Radlagereinheit ist aus der DE 10 2009 025 494 B4 bekannt. Bei der hier beschriebenen Lösung wird ein Abstandssensor eingesetzt, der den Abstand zwischen der Felge und der Reifenaufstandsfläche erfasst. Kennt man den Luftdruck im Reifen sowie dessen Kennlinie „Druck-Einfederungsweg“ abhängig von der Last bzw. der Temperatur, kann man zurückrechnen, welche Last auf dem Reifen liegt. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass eine spezielle Felge sowie eine Telemetrie (zur Übertragung des gemessenen Signals vom drehenden Reifen zu einem Steuergerät) erforderlich sind, was das System entsprechend teuer macht. Weiterhin muss die Kennlinie des Reifens bekannt sein, die nicht jeder Reifenhersteller zur Verfügung stellt. Wird also ein anderer Reifen (beispielsweise mit einer anderen Gummizusammensetzung oder einer anders gewickelten Karkasse) eines anderen Herstellers eingesetzt, ist eine entsprechende Anpassung des Systems erforderlich.A generic wheel bearing unit is from the DE 10 2009 025 494 B4 known. In the solution described here, a distance sensor is used which detects the distance between the rim and the tire contact area. If you know the air pressure in the tire and its characteristic "pressure deflection path" depending on the load or the temperature, you can calculate back what load is on the tire. The disadvantage of this solution is that a special rim and telemetry (for transmitting the measured signal from the rotating tire to a control unit) are required, which makes the system correspondingly expensive. Furthermore, the characteristic curve of the tire must be known, which not every tire manufacturer provides. If a different tire (for example with a different rubber composition or a differently wound carcass) from a different manufacturer is used, the system must be adapted accordingly.

Eine andere gattungsgemäße Lösung offenbart die DE 10 2013 110 311 A1 . Hier wird mit dem magneto-rheologischen Prinzip gearbeitet. Wird ein Rad des Traktors belastet, verbiegt sich die das Rad tragende Welle und es entstehen entsprechende Spannungen in derselben. Diese Spannungen kann man mit dem magneto-rheologischen Prinzip messen und so auf die Radaufstandskräfte zurückrechnen. Problematisch ist bei dieser Lösung, dass auch Kräfte quer zur Kraft in Radaufstandsrichtung (Kräfte „quer zum Berg“) zu einer entsprechenden Verbiegung der Welle führen. Somit ist es mit dieser Lösung nicht möglich, die reine Radaufstandskraft zu erfassen. Die Schwierigkeiten bei dieser Lösung bestehen also darin, die Radaufstandskräfte von den sonstigen am Rad wirkenden Querkräften zu unterscheiden, da beide zu einer Verbiegung der Welle führen.Another generic solution discloses the DE 10 2013 110 311 A1 . Here the magneto-rheological principle is used. If a wheel of the tractor is loaded, the shaft carrying the wheel bends and corresponding stresses arise in it. These tensions can be measured using the magneto-rheological principle and thus calculated back to the wheel contact forces. The problem with this solution is that forces transverse to the force in the wheel contact direction (forces "transverse to the mountain") lead to a corresponding bending of the shaft. It is therefore not possible with this solution to measure the pure wheel contact force. The difficulty with this solution is to distinguish the wheel contact forces from the other transverse forces acting on the wheel, since both lead to a bending of the shaft.

Generell möglich ist es weiterhin, den Druck und den Einfederungsweg von Hydraulikzylindern zu messen, mit denen die Vorderachsen von Traktoren zumeist gefedert sind. Durch die Erfassung des Drucks und des Einfederungsweges ist auch ein Rückschluss auf die Achslast möglich. Allerdings verfälscht hier die Dichtungsreibung im Hydraulikzylinder das Ergebnis. Dies ist insbesondere beim Übergang vom Bereich der Haftreibung zur Gleitreibung relevant. Demgemäß ist dieses Verfahren nicht besonders genau.In general, it is also possible to measure the pressure and deflection of hydraulic cylinders with which the front axles of tractors are mostly sprung. By determining the pressure and the deflection path, it is also possible to draw a conclusion about the axle load. However, the seal friction in the hydraulic cylinder falsifies the result. This is particularly relevant in the transition from static friction to sliding friction. Accordingly, this method is not particularly accurate.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Radlagereinheit zu schaffen, mit der es in einfacher und effektiver Weise möglich ist, die wirksamen Kräfte vom Boden auf das Gehäuse messen zu können. Somit soll in möglichst genauer Weise mit einfachen Mitteln die Radaufstandskraft erfasst werden können.The present invention has for its object to provide a generic wheel bearing unit with which it is possible in a simple and effective manner to be able to measure the effective forces from the ground on the housing. Thus, the wheel contact force should be able to be recorded in the most precise manner possible using simple means.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung der vom Rad auf das Gehäuse übertragenen Kraft einen Messring umfassen, der an einem der Ringe des Lagers angeordnet ist, wobei im lastfreien Zustand der Radlagereinheit zumindest abschnittsweise ein radialer Spalt zwischen dem Messring und einer Aufnahmebohrung für den Ring des Lagers im Gehäuse vorliegt, wobei im Gehäuse mindestens ein Abstandssensor angeordnet ist, mit dem der Abstand des Messrings im Bereich des radialen Spalts vom Gehäuse bzw. von der Aufnahmebohrung gemessen werden kann.The solution to this problem by the invention is characterized in that the means for detecting the force transmitted from the wheel to the housing comprise a measuring ring which is arranged on one of the rings of the bearing, with a radial gap at least in sections between the wheel bearing unit and the load-free state the measuring ring and a receiving bore for the ring of the bearing is present in the housing, at least one distance sensor being arranged in the housing, with which the distance of the measuring ring in the region of the radial gap from the housing or from the receiving bore can be measured.

Bevorzugt sind dabei mehrere Abstandssensoren um den Umfang des Rings des Lagers herum im Gehäuse angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist ein Abstandssensor in der vertikalen Wirkungslinie angeordnet und ein weiterer Abstandssensor hierzu um die Achse des Lagers um 90° versetzt angeordnet. Damit ist es möglich, gezielt zum einen die Radaufstandskräfte in vertikaler Richtung und hiervon isoliert Kräfte quer dieser Richtung zu ermitteln.A plurality of distance sensors are preferably arranged in the housing around the circumference of the ring of the bearing. A distance sensor is particularly preferably arranged in the vertical line of action and for this purpose a further distance sensor is arranged offset by 90 ° about the axis of the bearing. This makes it possible, on the one hand, to specifically determine the wheel contact forces in the vertical direction and forces isolated therefrom in this direction.

Der Messring erstreckt sich nach einer Weiterbildung über die axiale Erstreckung des Rings hinaus und ist mit einem Endbereich mit dem Gehäuse verbunden. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass der Messring im axialen Bereich zwischen dem Kontakt mit dem Ring des Lagers und dem Endbereich in seiner radialen Dicke im Verhältnis zur Dicke im Bereich des Rings des Lagers und zur Dicke im Endbereich reduziert ist. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, das System sensibel zu gestalten, so dass kraftbedingte Verformungen begünstigt werden. Es kann so eine hinreichende Genauigkeit der Messung erreicht werden, wozu im gegebenen Falle besagte radiale Dicke variiert und angepasst wird. Je geringer die Dicke ist desto größer werden die Verformungen des Messrings. According to a further development, the measuring ring extends beyond the axial extent of the ring and is connected to the housing with an end region. In this case it is preferably provided that the measuring ring in the axial area between the contact with the ring of the bearing and the end area is reduced in its radial thickness in relation to the thickness in the area of the ring of the bearing and the thickness in the end area. With this measure, it is possible to make the system sensitive, so that force-related deformations are favored. Sufficient accuracy of the measurement can be achieved in this way, for which purpose said radial thickness is varied and adapted in the given case. The smaller the thickness, the greater the deformation of the measuring ring.

Der Messring kann den Ring des Lagers axial übergreifen und mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt umfassen. Der Messring kann dabei mit dem sich radial erstreckenden Abschnitt im lastfreien Zustand mit einem axialen Spalt zu einer axialen Anlagefläche im Gehäuse angeordnet sein. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass im Bereich des axialen Spalts mindestens ein Abstandssensor angeordnet ist, mit dem der Abstand des Messrings im Bereich des axialen Spalts von der axialen Anlagefläche des Gehäuses gemessen werden kann. Der Messring kann dabei mit seinem Endbereich an einer axialen Anlagefläche des Gehäuses anliegen. Auf diese Weise ist es möglich, auch axiale Kräfte zu erfassen, die vom Rad auf das Gehäuse übertragen werden.The measuring ring can axially overlap the ring of the bearing and can enclose it with a radially extending section. The measuring ring can be arranged with the radially extending section in the load-free state with an axial gap to an axial contact surface in the housing. In this case, it is preferably provided that at least one distance sensor is arranged in the area of the axial gap, with which the distance of the measuring ring in the area of the axial gap from the axial contact surface of the housing can be measured. The end of the measuring ring can rest on an axial contact surface of the housing. In this way it is possible to detect axial forces that are transmitted from the wheel to the housing.

Die Abstandssensoren sind bevorzugt als kapazitive oder induktive Sensoren ausgebildet.The distance sensors are preferably designed as capacitive or inductive sensors.

Die vorgeschlagene Ausgestaltung mit radialem und axialem Spalt hat auch den vorteilhaften Effekt, dass keine Überlastung der Anordnung mit nachteiligen plastischen Verformungen des Messrings erfolgen kann. Bei entsprechend hoher Belastung und großen Kräften legt sich die Oberfläche des Messrings nach Überwindung des Spalts an die Gehäuseoberfläche an, so dass weitergehende Verformungen nicht mehr möglich sind.The proposed design with a radial and axial gap also has the advantageous effect that the arrangement cannot be overloaded with disadvantageous plastic deformations of the measuring ring. With a correspondingly high load and large forces, the surface of the measuring ring lies against the surface of the housing after the gap has been overcome, so that further deformations are no longer possible.

Die Größe des radialen bzw. axialen Spalts kann beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 3,0 mm liegen. Er wird so groß gewählt, dass sich der Messring im Bereich der Messung zwar frei bewegen kann, allerdings im Falle der Einleitung höherer Lasten dafür Sorge getragen ist, dass der Messring im Bereich der Aufnahmebohrung für das Lager zur Anlage kommt und so verhindert wird, dass er plastisch deformiert wird.The size of the radial or axial gap can be, for example, in the range between 0.5 mm and 3.0 mm. It is chosen so large that the measuring ring can move freely in the area of the measurement, but if higher loads are introduced, care is taken to ensure that the measuring ring comes into contact in the area of the mounting hole for the bearing and thus prevents it it is plastically deformed.

Die vorgesehenen Spalte (d. h. sowohl der radiale als auch der axiale Spalt) sind also so ausgelegt, dass sie im regulären Messbereich des Messrings größer als Null sind. Wird der Messbereich durch zu große Lasten (Missbrauchslasten) überschritten, kommt es zur Anlage des Messrings am Gehäuse (der Spalt reduziert sich dann also zu Null), so dass einer Zerstörung des Messrings vorgebeugt wird.The intended gaps (i.e. both the radial and the axial gap) are thus designed so that they are greater than zero in the regular measuring range of the measuring ring. If the measuring range is exceeded due to excessive loads (misuse loads), the measuring ring comes into contact with the housing (the gap is then reduced to zero) so that the measuring ring is prevented from being destroyed.

Mit der vorgeschlagenen Lösung ist es in einfacher Weise möglich, die Daten vom Messmittel (Abstandssensoren) zu erfassen und durch entsprechende Auswertung auf die tatsächlich in Radaufstandsrichtung wirkenden Kräfte zu schließen.With the proposed solution, it is possible in a simple manner to acquire the data from the measuring device (distance sensors) and to infer the forces actually acting in the wheel contact direction by appropriate evaluation.

Insbesondere durch mehrere um den Umfang herum verteilt angeordnete Abstandssensoren wird die Differenzierung der Kräfte in den verschiedenen Achsrichtungen erleichtert. Die Auswertung der Signale erlaubt die Berechnung der von den Querkräften isolierten Radaufstandskräfte.The differentiation of the forces in the different axial directions is facilitated in particular by a plurality of distance sensors arranged around the circumference. The evaluation of the signals enables the wheel contact forces isolated from the lateral forces to be calculated.

Da bei Radlagern von Traktoren der Außenring des Lagers stehend ist, entfällt vorteilhafter Weise eine Telemetrie (d. h. Datenübertragung vom sich drehenden zum ruhenden Bauteil).Since the outer ring of the bearing is stationary in the case of tractor wheel bearings, there is advantageously no telemetry (i.e. data transmission from the rotating to the stationary component).

Vorteilhafter Weise werden mehrere Lager der Radlageranordnung des (insbesondere landwirtschaftlichen) Fahrzeugs (d. h. das zumeist vorhandene innere und das äußere Lager) mit einer entsprechenden Sensorik versehen, so dass eine breite Basis für die Datenerhebung vorliegt.Advantageously, several bearings of the wheel bearing arrangement of the (in particular agricultural) vehicle (i.e. the mostly existing inner and outer bearings) are provided with a corresponding sensor system, so that there is a broad basis for data collection.

Die oben beschriebenen Nachteile der vorbekannten Lösungen können somit überwunden werden.The disadvantages of the known solutions described above can thus be overcome.

Die vorgeschlagene Radlagereinheit kommt bevorzugt bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen zum Einsatz. Gleichermaßen können allerdings auch generell mobile Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Baumaschinen oder Flurförderfahrzeuge, erfindungsgemäß ausgestattet werden.The proposed wheel bearing unit is preferably used in agricultural vehicles. Equally, however, generally mobile work machines, such as construction machines or industrial trucks, can also be equipped according to the invention.

FigurenlisteFigure list

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

  • 1 die Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs in Form eines Traktors und
  • 2 den Radialschnitt durch eine Radlagereinheit des Traktors gemäß 1.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the figures. Show it:
  • 1 the side view of an agricultural vehicle in the form of a tractor and
  • 2nd the radial section through a wheel bearing unit of the tractor 1 .

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

In 1 ist ein landwirtschaftliches Fahrzeug 17 in Form eines Traktors zu sehen. Der angedeutete Schnitt A-A gibt an, von welchem Bereich des Traktors im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel vorliegend gesprochen wird, nämlich von der Radlagerung im vorliegenden Falle der Hinterräder. Natürlich kann das vorgeschlagene Konzept analog auch an den Vorderrädern eingesetzt werden.In 1 is an agricultural vehicle 17th seen in the form of a tractor. The indicated section AA indicates which area of the tractor is being spoken of in connection with the exemplary embodiment, namely that Wheel bearings in the present case of the rear wheels. Of course, the proposed concept can also be used analogously on the front wheels.

Von der Radlagerung ist in 2 ein Teil dargestellt, nämlich eine Radlagereinheit 1, die eine Nabe 2 aufweist, an der ein Rad 3 befestigt ist. Die Nabe 2 ist mittels eines Lagers 4 relativ zu einem Gehäuse 5 gelagert, wie es dem Stand der Technik entspricht. Die Radlagereinheit 1 ist weiterhin mit Mitteln 6, 7, 8 versehen, mit denen eine vom Rad 3 auf das Gehäuse 5 übertragene Kraft erfasst bzw. gemessen werden kann. Hierzu ist eine nicht dargestellte elektronische Auswerteeinheit erforderlich, die mit den Mitteln 6, 7, 8 (und namentlich mit einem Abstandssensor 8) verbunden ist.The wheel bearing is in 2nd a part shown, namely a wheel bearing unit 1 who have a hub 2nd has a wheel 3rd is attached. The hub 2nd is by means of a bearing 4th relative to a housing 5 stored as it corresponds to the state of the art. The wheel bearing unit 1 is still with funds 6 , 7 , 8th provided with one of the wheel 3rd on the housing 5 transmitted force can be detected or measured. For this purpose, an electronic evaluation unit (not shown) is required, which can be operated with the means 6 , 7 , 8th (and especially with a distance sensor 8th ) connected is.

Die Mittel zur Erfassung der Kraft umfassen zunächst einen Messring 6. Dieser besteht im wesentlichen aus vier axialen Abschnitten: Ein Abschnitt des Messrings 6 erstreckt sich über die außenliegende zylindrische Fläche des Außenrings 9 des Lagers 4 und liegt an dieser an. Ein weiterer Abschnitt (ganz rechts in 2) umgreift den Außenring 9 des Lagers 4 mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt 12. Ein weiterer Abschnitt (ganz links in 2), nämlich ein Endbereich 11, erstreckt sich über den Bereich einer Verbindungsstelle, wo der Messring 6 in einer Aufnahmebohrung des Gehäuses 5 liegt und axial gegen eine Anlagefläche 16 im Gehäuse anliegt. Schließlich ist ein axialer Abschnitt vorhanden, der im Verhältnis zu den anderen Abschnitten in der radialen Dicke geschwächt ist; dieser Abschnitt liegt zwischen demjenigen Abschnitt, der mit dem Ring 9 des Lagers 4 verbunden ist, und dem Endbereich 11.The means for detecting the force initially include a measuring ring 6 . This essentially consists of four axial sections: One section of the measuring ring 6 extends over the outer cylindrical surface of the outer ring 9 of the camp 4th and is due to this. Another section (far right in 2nd ) encompasses the outer ring 9 of the camp 4th with a radially extending portion 12 . Another section (far left in 2nd ), namely an end area 11 , extends over the area of a connection point where the measuring ring 6 in a mounting hole in the housing 5 lies and axially against a contact surface 16 rests in the housing. Finally there is an axial section which is weakened in radial thickness in relation to the other sections; this section lies between the section with the ring 9 of the camp 4th is connected, and the end region 11 .

Zu erkennen ist in 2, dass der Messring 6 sowohl mit einem radialen Spalt 7 als auch mit einem axialen Spalt 13 eingebaut ist.It can be seen in 2nd that the measuring ring 6 both with a radial gap 7 as well as with an axial gap 13 is installed.

Zur Erfassung von Kräften, die vom Rad 3 bzw. der Nabe 2 auf das Gehäuse 5 wirken, sind mehrere Abstandssensoren 8 um den Umfang des Lagers 4 herum angeordnet. In 2 ist ein Abstandssensor 8 dargestellt, der zur Aufnahme von Kräften in vertikale Richtung V dient. Um die Drehachse des Lagers 4 herum um 90° versetzt ist ein weiterer (nicht dargestellter) Abstandssensor vorgesehen, der entsprechend zur Ermittlung von Kräften quer zur vertikalen Richtung V (also in horizontale Richtung) dient.For the detection of forces exerted by the wheel 3rd or the hub 2nd on the housing 5 act, are several distance sensors 8th around the scope of the camp 4th arranged around. In 2nd is a distance sensor 8th shown to absorb forces in the vertical direction V serves. About the axis of rotation of the bearing 4th Another 90 ° distance sensor (not shown) is provided which is correspondingly used to determine forces transversely to the vertical direction V (i.e. in the horizontal direction).

Zur Erfassung von axialen Kräften ist ein weiterer Abstandssensor 15 vorhanden.Another distance sensor is used to measure axial forces 15 available.

Infolge der Verformung des Messrings 6 aufgrund der genannten Kräfte ändert sich auch die Größe des Spalts 7 (im Falle radialer Kräfte) und des Spalts 13 (im Falle axialer Kräfte); die Abstandssensoren 8 und 15 erfassen diese Änderung. In einer (nicht dargestellten) Auswerteeinheit kann dann aufgrund einer vorher erfolgten Kalibrierung auf die tatsächlich aktuell wirkenden Kräfte rückgeschlossen werden. Namentlich ist es möglich, die Kraft in vertikaler Richtung V von anderen (Quer)Kräften in einfacher Weise zu isolieren, wozu das Signal des Abstandssensors 8 herangezogen wird.As a result of the deformation of the measuring ring 6 due to the forces mentioned, the size of the gap also changes 7 (in the case of radial forces) and the gap 13 (in the case of axial forces); the distance sensors 8th and 15 capture this change. In an evaluation unit (not shown), it is then possible to draw conclusions about the actually actually acting forces on the basis of a calibration that has taken place beforehand. In particular, it is possible to apply the force in the vertical direction V Isolate from other (transverse) forces in a simple manner, including the signal from the distance sensor 8th is used.

Wie 2 entnommen werden kann, liegt der Messring 6 fest im Bereich des Endbereich 11 in einer Aufnahmebohrung des Gehäuses 5 sowie fest am Außenumfang des Außenrings 9 des Lagers 4 an; ferner umgreift der Messring 6 den Außenring 9 des Lagers 4 mit seinem Abschnitt 12. Indes ist ersichtlich, dass zwischen dem Messring 6 im Bereich der axialen Erstreckung des Außenrings 9 des Lagers 4 zur Aufnahmebohrung 10 im Gehäuse 5 im lastfreien Zustand der radiale Spalt 7 vorliegt. Werden große Kräfte von der Nabe 2 auf das Gehäuse 5 übertragen, kommt es demgemäß zur Anlage des Messrings 6 an die Aufnahmebohrung 10, wodurch eine Überlastung des Messrings 6 vermieden wird. Nach Anlage des Messrings 6 an der Aufnahmebohrung 10 infolge hoher Kräfte werden dann also die Kräfte quasi um den Messring 6 herum in das Gehäuse 5 eingeleitet, so dass der Messring geschont bleibt.How 2nd can be removed, the measuring ring lies 6 firmly in the area of the end area 11 in a mounting hole in the housing 5 as well as firmly on the outer circumference of the outer ring 9 of the camp 4th at; also encompasses the measuring ring 6 the outer ring 9 of the camp 4th with his section 12 . However, it can be seen that between the measuring ring 6 in the area of the axial extension of the outer ring 9 of the camp 4th for mounting hole 10th in the housing 5 the radial gap in the no-load condition 7 is present. Become great forces from the hub 2nd on the housing 5 transferred, the measuring ring accordingly comes into contact 6 to the location hole 10th , causing an overload of the measuring ring 6 is avoided. After placing the measuring ring 6 at the location hole 10th as a result of high forces, the forces become quasi around the measuring ring 6 around in the case 5 initiated so that the measuring ring remains protected.

Entsprechend liegt der Messring 6 mit seinem sich radial erstreckenden Abschnitt 12 in einem innenliegenden radialen Abschnitt an einer axialen Anlagefläche 18 im Gehäuse 5 fest an. Indes liegt der Abschnitt 12 bei Lastfreiheit in seinem radial außen liegenden Bereich frei, so dass der axiale Spalt 13 zu der axialen Anlagefläche 14 im Gehäuse vorliegt.The measuring ring is located accordingly 6 with its radially extending section 12 in an internal radial section on an axial contact surface 18th in the housing 5 firmly. However, the section lies 12 with no load in its radially outer area free, so that the axial gap 13 to the axial contact surface 14 is present in the housing.

Somit kann bei hoher axialer Belastung der Messring 6 mit seinem Abschnitt 12 zur Anlage an der Anlagefläche 14 gelangen, um insoweit eine Überlastung des Messrings 6 zu vermeiden. In diesem Falle erfolgt die axiale Kraftübertragung über die Anlagefläche 16 und den Messring 6 auf die Anlagefläche 14.Thus, the measuring ring can with high axial load 6 with his section 12 for investment on the contact surface 14 so far as to overload the measuring ring 6 to avoid. In this case, the axial force transmission takes place via the contact surface 16 and the measuring ring 6 on the contact surface 14 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
RadlagereinheitWheel bearing unit
22nd
Nabehub
33rd
Radwheel
44th
Lagerwarehouse
55
Gehäusecasing
6, 7, 86, 7, 8
Mittel zur Erfassung einer KraftMeans for detecting a force
66
MessringMeasuring ring
77
radialer Spaltradial gap
88th
AbstandssensorDistance sensor
99
Ring des LagersRing of the camp
1010th
AufnahmebohrungLocation hole
11 11
EndbereichEnd area
1212
sich radial erstreckender Abschnitt des Messringsradially extending section of the measuring ring
1313
axialer Spaltaxial gap
1414
axiale Anlagefläche im Gehäuseaxial contact surface in the housing
1515
AbstandssensorDistance sensor
1616
axiale Anlagefläche im Gehäuseaxial contact surface in the housing
1717th
Fahrzeug / landwirtschaftliches Fahrzeug (Traktor)Vehicle / agricultural vehicle (tractor)
1818th
axiale Anlagefläche im Gehäuse axial contact surface in the housing
VV
vertikale Wirkungslinievertical line of action

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 102013110311 A1 [0004]DE 102013110311 A1 [0004]

Claims (10)

Radlagereinheit (1) eines Fahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, umfassend eine Nabe (2) zur Anbringung eines Rades (3) des Fahrzeugs, wobei die Nabe (2) mittels mindestens eines Lagers (4) in einem Gehäuse (5) gelagert ist, wobei Mittel (6, 7, 8) zur Erfassung einer vom Rad (3) auf das Gehäuse (5) übertragenen Kraft vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6, 7, 8) einen Messring (6) umfassen, der an einem der Ringe (9) des Lagers (4) angeordnet ist, wobei im lastfreien Zustand der Radlagereinheit (1) zumindest abschnittsweise ein radialer Spalt (7) zwischen dem Messring (6) und einer Aufnahmebohrung (10) für den Ring (9) des Lagers (4) im Gehäuse (5) vorliegt, wobei im Gehäuse (5) mindestens ein Abstandssensor (8) angeordnet ist, mit dem der Abstand des Messrings (6) im Bereich des radialen Spalts (7) vom Gehäuse (5) gemessen werden kann.Wheel bearing unit (1) of a vehicle, in particular an agricultural vehicle, comprising a hub (2) for attaching a wheel (3) of the vehicle, the hub (2) being mounted in a housing (5) by means of at least one bearing (4), There are means (6, 7, 8) for detecting a force transmitted from the wheel (3) to the housing (5), characterized in that the means (6, 7, 8) comprise a measuring ring (6) which is connected to the one of the rings (9) of the bearing (4) is arranged, with a radial gap (7) between the measuring ring (6) and a receiving bore (10) for the ring (9) of the wheel bearing unit (1) at least in sections Bearing (4) is present in the housing (5), at least one distance sensor (8) being arranged in the housing (5), with which the distance of the measuring ring (6) in the region of the radial gap (7) from the housing (5) is measured can. Radlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abstandssensoren (8) um den Umfang des Rings (9) des Lagers (4) herum im Gehäuse (5) angeordnet sind.Wheel bearing unit after Claim 1 , characterized in that a plurality of distance sensors (8) are arranged around the circumference of the ring (9) of the bearing (4) in the housing (5). Radlagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor (8) in der vertikalen Wirkungslinie (V) angeordnet ist und mindestens ein weiterer Abstandssensor (8) hierzu um die Achse des Lagers (4) um 90° versetzt angeordnet ist.Wheel bearing unit after Claim 2 , characterized in that a distance sensor (8) is arranged in the vertical line of action (V) and at least one further distance sensor (8) is arranged offset by 90 ° about the axis of the bearing (4). Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Messring (6) über die axiale Erstreckung des Rings (9) hinaus erstreckt und mit einem Endbereich (11) mit dem Gehäuse (5) verbunden ist.Wheel bearing unit according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the measuring ring (6) extends beyond the axial extent of the ring (9) and is connected to the housing (5) by an end region (11). Radlagereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) im axialen Bereich zwischen dem Kontakt mit dem Ring (9) des Lagers (4) und dem Endbereich (11) in seiner radialen Dicke im Verhältnis zur Dicke im Bereich des Rings (9) des Lagers (4) und zur Dicke im Endbereich (11) reduziert ist.Wheel bearing unit after Claim 4 , characterized in that the measuring ring (6) in the axial region between the contact with the ring (9) of the bearing (4) and the end region (11) in its radial thickness in relation to the thickness in the region of the ring (9) of the bearing (4) and the thickness in the end region (11) is reduced. Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) den Ring (9) des Lagers (4) axial übergreift und mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt (12) umfasst.Wheel bearing unit according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the measuring ring (6) axially engages over the ring (9) of the bearing (4) and comprises a radially extending section (12). Radlagereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) mit dem sich radial erstreckenden Abschnitt (12) im lastfreien Zustand mit einem axialen Spalt (13) zu einer axialen Anlagefläche (14) im Gehäuse (5) angeordnet ist.Wheel bearing unit after Claim 7 , characterized in that the measuring ring (6) with the radially extending section (12) is arranged in the load-free state with an axial gap (13) to an axial contact surface (14) in the housing (5). Radlagereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des axialen Spalts (13) mindestens ein Abstandssensor (15) angeordnet ist, mit dem der Abstand des Messrings (6) im Bereich des axialen Spalts (13) von der axialen Anlagefläche (14) des Gehäuses (5) gemessen werden kann.Wheel bearing unit after Claim 7 characterized in that at least one distance sensor (15) is arranged in the area of the axial gap (13), by means of which the distance of the measuring ring (6) in the area of the axial gap (13) from the axial contact surface (14) of the housing (5 ) can be measured. Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) mit seinem Endbereich (11) an einer axialen Anlagefläche (16) des Gehäuses (5) anliegt.Wheel bearing unit according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that the measuring ring (6) rests with its end region (11) on an axial contact surface (16) of the housing (5). Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandssensoren (8, 15) als kapazitive oder induktive Sensoren ausgebildet sind.Wheel bearing unit according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the distance sensors (8, 15) are designed as capacitive or inductive sensors.
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