-
Offenbart ist ein Messsystem zur Erfassung einer auf eine Achse einer Arbeitsmaschine wirkenden äußeren Last. Ferner ist ein Achskörper für eine Achse eine Arbeitsmaschine mit einem solchen Messsystem sowie eine Achse eine Arbeitsmaschine mit einem solchen Messsystem offenbart.
-
In bekannten Messsystemen für Achsen von Arbeitsmaschinen erfolgt eine Lasterfassung in Achsen durch Dehnungsmessstreifen oder bei gefederten Achsen durch eine Erfassung des Federweges. Bei ungefederten Achsen steht eine Erfassung des Federweges nicht zur Verfügung. Dehnungsmessstreifen sind teuer und insbesondere für einen Off-Highway-Einsatz nicht robust genug.
-
Es ist daher eine Aufgabe, ein Messsystem zu schaffen, welches eine Lasterfassung kostengünstig und zuverlässig auch an ungefederten Achsen oder Achskörpern ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird mit einem Messsystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Vorgeschlagen wird ein Messsystem zur Erfassung einer auf eine Achse einer Arbeitsmaschine wirkenden äußeren Last. Eine Arbeitsmaschine kann insbesondere eine Baumaschine oder eine Landmaschine sein. Eine äußere Last kann beispielsweise eine Kraft sein, welche auf die Achse einwirkt. Eine solche Kraft kann beispielsweise über einen Radkopf auf die Achse aufgebracht werden. Insbesondere kann eine solche Kraft beispielsweise durch eine Unebenheit im Untergrund am Radkopf hervorgerufen werden. Beispielsweise kann die äußere Last durch eine Beschleunigung oder Verzögerung der Arbeitsmaschine an der Achse hervorgerufen werden. Eine Last bzw. Kraft kann auch durch eine Beladung der Arbeitsmaschine hervorgerufen werden.
-
Das Messsystem kann eine Messeinrichtung aufweisen. Diese Messeinrichtung ist eingerichtet, um im Inneren der Achse angeordnet z werden. Die Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, mittels Abstandsmessung eine Verschiebung eines ersten Achsabschnitts in einem ersten Lastbereich relativ zu einem zweiten Achsabschnitt in einem zweiten Lastbereich zu erfassen.
-
Ein Achsabschnitt kann eine Achskomponente der Achse sein. Ein Achsabschnitt kann auch ein Bereich bzw. ein Abschnitt einer Achskomponente, beispielsweise eines Achsgehäuses oder einer Achsbrücke sein. Ein Achsabschnitt kann ein Abschnitt einer drehbaren Komponente sein. Der erste Achsabschnitt und der zweite Achsabschnitt können Achsabschnitte von unterschiedlichen Komponenten sein. Der erste Achsabschnitt und der zweite Achsabschnitt können auch zwei unterschiedliche Abschnitte ein- und derselben Komponente der Achse sein. Beispielsweise können der erste Achsabschnitt und der zweite Achsabschnitt Abschnitte der vorstehend erwähnten Achsbrücke oder eines Achsgehäuses sein.
-
Der erste Lastbereich kann ein Bereich sein, bei dem eine in einem Rad hervorgerufene Last auf den ersten Achsabschnitt aufgebracht wird. Ein erster Achsabschnitt kann jedoch auch ein Achsabschnitt sein, bei dem eine in einem Differenzial erzeugte Last auf den ersten Achsabschnitt wirkt. Es können mehrere erste Lastbereiche vorgesehen sein. Der zweite Achsabschnitt kann ein Achsabschnitt sein, bei dem die Achse an einem Arbeitsmaschinenkörper befestigt werden kann. Bei dem vorgeschlagenen Messsystem sind der erste Lastbereich und der zweite Lastbereich in axialer Richtung der Achse versetzt zueinander angeordnet.
-
Die Messeinrichtung kann ein erstes Element aufweisen, welches mit dem ersten Achsabschnitt integral beweglich koppelbar ist. Des Weiteren kann die Messeinrichtung ein zweites Element aufweisen, welches mit dem zweiten Achsabschnitt integral beweglich koppelbar ist. Unter „integral beweglich koppelbar“ ist im Kontext der vorliegenden Offenbarung eine Befestigung des jeweiligen Elements an dem jeweiligen Achsabschnitt derart zu verstehen, dass eine Bewegung des jeweiligen Achsabschnitts zu einer entsprechenden Bewegung des mit diesem Achsabschnitt verbundenen Elements führt. Die Messeinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, einen Abstand zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zu erfassen. Auf diese Weise kann die Messeinrichtung eine Verschiebung des ersten Achsabschnitts relativ zu dem zweiten Achsabschnitt erfassen.
-
Das Messsystem weist ferner eine Halterung zur Befestigung des ersten Elements oder des zweiten Elements an dem jeweiligen Achsabschnitt auf. Die Halterung ist derart ausgestaltet, dass das über die Halterung an dem Achsabschnitt befestigte Element in axialer Richtung der Achse versetzt zu dem Achsabschnitt angeordnet ist, an dem das Element befestigt ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Element entfernt von dem mit diesem integral beweglichen Achsabschnitt anzuordnen.
-
Die Messeinrichtung kann eingerichtet sein, einen Abstand zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element radial zur axialen Erstreckungsrichtung der Achse zu messen. In Bezug auf eine Arbeitsmaschine kann die Messeinrichtung demnach eingerichtet sein, einen Abstand zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element in Längsrichtung der Arbeitsmaschine oder in vertikaler Richtung der Arbeitsmaschine zu messen. Durch Erfassung des Abstands in vertikaler Richtung, auch als Z-Richtung bezeichnet, kann beispielsweise eine Beladung der Arbeitsmaschine als Last erfasst werden. Eine Messung des Abstands in Längsrichtung der Arbeitsmaschine, auch als X-Richtung bezeichnet, kann Rückschluss auf eine Last geben, die beim Beschleunigen und Verzögern der Arbeitsmaschine auf die Achse wirken.
-
Die Halterung kann so ausgebildet sein, dass beide Elemente im selben Lastbereich anordenbar sind. Beispielsweise können beide Elemente an der Achse an derselben axialen Position vorgesehen sein.
-
Das erste Element kann ein Sensortarget sein und das zweite Element kann ein Distanzsensor sein. Unter einem Sensortarget kann ein Referenzelement oder ein Referenzabschnitt verstanden werden, der von einem Sensor erfasst werden kann. Das Sensortarget kann eine bearbeitete Oberfläche eines Achsabschnitts, ein in dem Achsabschnitt einbringbares Element aus einem Material, welches sich von dem Material des Achsabschnitts unterscheidet, ein Permanentmagnet oder eine Encoderstruktur, beispielsweise in Form eines magnetisch kodierten Abschnitts, sein. Eine bearbeitete Oberfläche des Achsabschnitts als Sensortarget kann beispielsweise dann verwendet werden, wenn das Material des Achsabschnitts für den zu verwendenden Sensortyp geeignet ist. Ist das Material des Achsabschnitts nicht für einen bestimmten Sensortyp geeignet, so kann in den Achsabschnitt lokal ein Element aus einem geeigneten Material eingebracht werden. Ein solches Element wird auch als Material-Inlay bezeichnet. Beispielsweise kann der Achsabschnitt aus Aluminiumguss hergestellt sein und somit für die Verwendung von Magnetsensoren nicht geeignet sein. In diesem Fall kann das erwähnte Element aus einem gewünschten Material oder mit einer gewünschten Oberfläche eingebracht werden.
-
Die Halterung kann ein länglicher starrer Hohlkörper sein. Die Halterung kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Insbesondere kann die Halterung durch Extrusion hergestellt sein. Die Halterung kann einteilig mit einem Achsabschnitt der Achse ausgebildet sein. Anders gesagt kann die Halterung an dem Achsabschnitt der Achse angeformt sein. Die Halterung kann stoffschlüssig mit dem Achsabschnitt der Achse verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen, oder bereits mit einem Urformverfahren integral mit dem Achsabschnitt der Achse ausgeformt werden.
-
Die Halterung kann zur Aufnahme von Leitungen eingerichtet sein, welche mit dem zweiten Element verbunden sind. Die Leitungen können beispielsweise in Form eines Kabelbaums in der Halterung untergebracht sein. Die Leitungen können integral mit dem Halterungsmaterial ausgebildet sein oder im Inneren der Halterung verlaufen, wenn die Halterung als Hohlkörper ausgebildet ist.
-
Die Halterung kann zur Aufnahme von Leitungen für weitere Sensoren eingerichtet sein, welche nicht unmittelbar an der Halterung befestigt werden. Die Halterung ist somit auch als Kabelführung für weitere Leitungen verwendbar.
-
Die Halterung kann aus Kunststoff ausgebildet sein und die Leitungen können in Form von Leitungsdrähten verwirklicht sein, die beispielsweise als Stanzgitter in der Halterung eingebettet sind. Die Halterung kann zur unmittelbaren Befestigung von einem der Elemente ausgebildet sein. Insbesondere kann die Halterung derart ausgebildet sein, dass eine lösbare oder unlösbare formschlüssige Verbindung der Elemente mit der Halterung möglich ist. Die Elemente können beispielsweise nach dem Stecker-Steckdose-Prinzip mit der Halterung verbindbar sein. Die Halterung kann beispielsweise eine Ausnehmung aufweisen, in welcher ein zu tragendes Element einrastend befestigt werden kann. Die Halterung kann in Längserstreckungsrichtung mehrteilig ausgeführt sein. Eine solche Ausführung der Halterung eignet sich besonders bei der Anbringung der Halterung in Achsabschnitten, die sich ausgehend von einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser in axialer Richtung beidseits dieses Abschnitts erweitern. Auf diese Weise kann die Halterung so ausgestaltet werden, dass diese dennoch zu einem gewissen Grad einer Innenkontur des Achsabschnitts folgt.
-
Vorgeschlagen ist auch ein Achskörper für eine Achse einer Arbeitsmaschine. Der Achskörper weist einen ersten Achsabschnitt auf, der eingerichtet ist, um eine von außen auf den Achskörper einwirkende Kraft aufzunehmen. Ein solcher Achsabschnitt kann beispielsweise ein Abschnitt des Achskörpers sein, an dem ein Radkopf befestigt werden kann. Der Achskörper kann ferner einen zweiten Achsabschnitt aufweisen, welcher zu dem ersten Achsabschnitt in axiale Richtung versetzt angeordnet ist. An diesem zweiten Achsabschnitt kann der Achskörper beispielsweise an der Arbeitsmaschine befestigbar sein.
-
Der vorgeschlagene Achskörper kann ferner ein, wie vorstehend beschriebenes, Messsystem aufweisen. Das erste Element des Messsystems kann mit dem ersten Achsabschnitt integral beweglich gekoppelt sein. Das zweite Element kann mit dem zweiten Achsabschnitt integral beweglich gekoppelt sein. Das erste Element oder das zweite Element können mittels der vorstehend beschriebenen Halterung derart an dem jeweiligen Achsabschnitt befestigt sein, dass dieses Element in axialer Richtung der Achse versetzt zu dem Achsabschnitt angeordnet ist, an dem das Element befestigt ist.
-
Der Achskörper kann einen Anschluss zur Verbindung der in dem Achskörper vorgesehenen Messeinrichtung mit einer außerhalb des Achskörpers angeordneten Steuereinheit aufweisen.
-
Vorgeschlagen ist auch eine Achse einer Arbeitsmaschine mit einem, wie vorstehend beschriebenen, Achskörper. Bei der vorgeschlagenen Achse kann ein Radkopf an dem ersten Achsabschnitt befestigt sein. Die Achse kann ferner ein Differenzial aufweisen, welches über eine in dem Achskörper vorgesehene Welle mit dem Radkopf in Wirkverbindung steht.
-
Die vorgeschlagene Lösung kann demnach so ausgestaltet sein, dass in einen Achskörper innen ein Sensorhalter eingebracht wird, der ausgehend von einem äußeren Befestigungspunkt in einen von außen belasteten Gehäusebereich hineinragt. Der Sensorhalter kann der vorstehend beschriebenen Halterung entsprechen. Der äußere Befestigungspunkt kann dem zweiten Lastbereich entsprechen und der von außen belastete Gehäusebereich kann einem ersten Lastbereich entsprechen. An dem Sensorhalter kann ein Hall-Sensor vorgesehen sein, der von innen den Abstand zum von außen belasteten Gehäusebereich misst. Es können mehrere Sensoren vorgesehen sein und entsprechend an dem Sensorhalter befestigt sein. Wie bereits vorstehend erwähnt, kann die Messung in mindestens zwei Richtungen erfolgen. Es kann die Last in Z-Richtung, das heißt in vertikaler Richtung, und in X-Richtung, das heiß in Längsrichtung der Arbeitsmaschine unterschieden werden.
-
Wie sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist das Prinzip umkehrbar. Statt den Sensor bzw. Distanzsensor von einem Lastbereich in mindestens einen belasteten Bereich zu kragen, kann ein Sensortarget beziehungsweise ein Indikator aus dem belasteten Bereich in den anderen Lastbereich kragen. Die Verschiebung des Sensortargets ist ein Maß für die äußeren Lasten. Das Sensortarget kann eine unveränderte oder spezielle Kontur im Gehäuse der Achse, sein. Insofern kann das Sensortarget integraler Bestandteil des Achsbauteils, beispielsweise des Gehäuses der Achse sein. Die Sensoren können als Distanzsensoren ausgebildet sein. Die Distanzsensoren können statt Verschiebungen zum Gehäuse auch Verschiebungen zu drehenden Bauteilen messen, die so gelagert sind, dass die messbaren Verschiebungen mit einer Belastung, beispielsweise Torsion oder Biegung, korrelieren. Da das vorstehend beschriebene Messsystem im Inneren der Achse beziehungsweise des Achskörpers angeordnet wird, ist das vorgestellte Konzept äußerst robust.
-
An dem freien Ende des Sensorhalters beziehungsweise der Halterung können Drehzahl beziehungsweise Drehwinkelsensoren angebracht sein, die relativ zu einer weiteren Messstelle, beispielsweise in einem Differenzial oder auf einer Achswelle, den Torsionswinkel über mindestens eine Antriebsstrangkomponente, beispielsweise eine Welle oder eine Zahnradstufe, erfassen.
-
Die Halterung beziehungsweise der Sensorhalter kann mit einem Ölsensor bestückt sein, um beispielsweise über den Ölstand die Ölverteilung in der Achse zu erkennen, um auf Schrägfahrt, Bremsleistung oder Defekte, zum Beispiel eindringendes Wasser, schließen zu können. Der Ölsensor kann dabei insbesondere dazu in der Lage sein, eine Temperatur, ein Niveau, die Viskosität, vorhandene Partikel, die Permeabilität, etc., des Öls zu erfassen.
-
Wie bereits vorstehend erwähnt, kann die Halterung beziehungsweise der Sensorhalter gleichzeitig Träger eines Kabelbaums sein. Dabei können Kabelenden bis zur Befestigungsposition eines Sensors reichen. Bestimmte Sensoren können am Gehäuse oder Achskopf befestigt oder integriert sein und über den Kabelbaum beziehungsweise in der Halterung beziehungsweise dem Sensorhalter vorgesehene Leitungen verbunden sein. Derartige Sensoren können beispielsweise Beschleunigungssensoren, Wegsensoren für einen Kolben von Brems- oder Sperrlamellen, oder Temperatursensoren sein.
-
Die Halterung kann so ausgestaltet sein, dass diese mit für gewünschte Anwendungen beziehungsweise Funktionen erforderlichen Sensoren bestückt werden kann. Auf diese Weise kann die Halterung für unterschiedliche Funktionsumfänge genutzt werden. Der Kabelbaum beziehungsweise die Leitungen können über eine Kabeldurchführung oder Leiterdurchführung aus der Achse nach außen geführt werden oder auf einen Stecker gelegt werden, der von außerhalt der Achse zugänglich ist. Der Stecker kann beispielsweise in eine Bohrung oder vorhandene Gehäusetrennebene eingeführt sein. Der Stecker kann mit einem Kabel zum Sensorhalter und dort mit dem Kabelbaum verbunden sein, oder direkt über ein Stanzgitter im Sensorhalter integriert sein.
-
Der Stecker ist über ein Kabel mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, wobei die elektronische Steuereinheit auf dem Stecker aufgesteckt oder die elektronische Steuereinheit in der Halterung beziehungsweise dem Sensorhalter integriert sein kann. Die elektronische Steuereinheit kann mit einem Datenbus beziehungsweise Netzwerk der Arbeitsmaschine in Verbindung stehen und kann selbst oder über eine angeschlossene Telemetrie-Einheit Daten nach außen transferieren. Auf der elektronischen Steuereinheit können Algorithmen zur Auswertung der Sensoren unter Berücksichtigung des Betriebszustands abgelegt sein. Auswertungen, Ergebnisse, Alarmsignale oder sonstige Signale können an ein Fahrzeugsteuergerät, ein Display oder ein an die Datenfernübertragung angeschlossenes Gerät, beispielsweise Handy, Tablet, Client, zur Anzeige gebracht werden.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeugachse, in welcher ein Messsystem gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen ist.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Fahrzeugachse, in welcher ein Messsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen ist.
- 3 zeigt schematisch eine Anbindung des Messsystems an weitere Systemkomponenten.
-
In 1 ist eine Achse 1 gezeigt, in welcher ein Messsystem 100 gemäß einer Ausführungsform vorgesehen ist. Die Achse weist ein Differenzial D und einen Radkopf R auf. Differenzial D und Radkopf R sind über einen Achskörper 3 miteinander verbunden.
-
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Achskörper 3 ein röhrenartiges Bauteil, welches an seinem einen Ende mit dem Radkopf R verbunden ist und an seinem anderen Ende mit dem Differenzial D verbunden ist. Der Achskörper 3 weist einen Befestigungsabschnitt 8 auf, an welchem der Achskörper an einer Arbeitsmaschine befestigbar ist. Der Befestigungsabschnitt 8 bildet dabei einen Lastbereich L2, an welchem eine Kraft von der Arbeitsmaschine auf den Achskörper wirkt. Eine solche Kraft ändert sich beispielsweise in Abhängigkeit des Beladungszustands der Arbeitsmaschine.
-
Im Inneren des Achskörpers 3 ist ein Teil einer Ausgangswelle 19 des Differenzials D untergebracht. Die Ausgangswelle 19 ist mit einer Eingangswelle 20 eines in dem Radkopf R vorgesehenen Planetengetriebes P verbunden. Das Planetengetriebe P weist ein Sonnenrad 23 auf, welches drehfest mit der Eingangswelle 20 verbunden ist. Ferner weist das Planetengetriebe P einen Planetenträger 21 auf, an welchem Planetenräder 24 um das Sonnenrad 23 herum angeordnet sind. Das Planetengetriebe P weist ferner ein Hohlrad 25 auf, welches mit den Planetenrädern 24 kämmend in Eingriff ist. Das Sonnenrad 23 ist ebenfalls kämmend mit den Planetenrädern 24 in Eingriff. Neben dem Planetengetriebe P weist der Radkopf einen Flansch 22 auf, welcher drehfest mit dem Planetenträger 21 verbunden ist. Der Flansch 22 ist für eine Verbindung mit einem Rad der Arbeitsmaschine eingerichtet. Des Weiteren weist der Radkopf R eine Bremse B auf, die bei der gezeigten Ausführungsform als Lamellenbremse ausgeführt ist. Die Lamellenbremse B ist einerseits mit dem Planetenträger 21 verbunden und andererseits mit einem Gehäuse 26 des Radkopfes R verbunden. Das Gehäuse 26 ist drehfest mit dem Achskörper 3 verbunden.
-
Das Ende des Achskörpers 3, welches mit dem Radkopf R verbunden ist und ein Teil des Radkopfes R bilden einen weiteren Lastbereich L1 der vorliegenden Ausführungsform. Das an dem Achskörper 3 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Differenzial D bildet gemeinsam mit einem Achskörperabschnitt, welcher bis zum Befestigungsabschnitt 8 verläuft, einen Lastbereich L1a. Die Achse 1 weist somit drei in axialer Richtung versetzte Lastbereiche auf, die unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind.
-
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist in der Achse 1 ein Messsystem 100 vorgesehen. Das Messsystem 100 ist dazu eingerichtet, eine auf die Achse 1 wirkende äußere Last zu erfassen. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird eine solche Last durch die Beladung einer Arbeitsmaschine hervorgerufen, an welcher die Achse 1 am Befestigungsabschnitt 8, also im Lastbereich L2, befestigt ist. Eine Last wird jedoch auch in den anderen beiden Lastbereich L1, L1a hervorgerufen. Im Lastbereich L1 wird bei der Ausführungsform eine Last im Radkopf R aufgrund von Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen. Das Einwirken solcher Lasten in den unterschiedlichen Lastbereichen führt zu einer Verformung des Achskörpers 3 und damit zu einer Verschiebung zweier Achsabschnitte, deren Positionen zur Überwachung betrachtet werden.
-
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist zur Erfassung einer auf die Achse 1 wirkenden äußeren Last das Messsystem 100 vorgesehen. Das Messsystem 100 weist eine Messeinrichtung 110 auf. Die Messeinrichtung ist im Inneren der Achse 1 angeordnet. Die Messeinrichtung 110 weist ein erstes Element 112 als Referenzelement auf. Das erste Element 112 ist durch eine Innenfläche eines Achsabschnitts 12 gebildet. Diese Innenfläche dient als Referenzfläche bei der Messung. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Achsabschnitt 12 beziehungsweise das erste Element 112 nahe dem Ende des Achskörpers 3 vorgesehen, an welchem der Radkopf R befestigt wird.
-
Ein Distanzsensor 114, welcher einen Abstand zu der Innenfläche des Achsabschnitts 12 misst, ist im Inneren des Achskörpers 3 so angeordnet, dass der Abstand zu der Innenfläche des Achsabschnitts 12 in radialer Richtung der Achse 1 erfasst wird. Der Distanzsensor 114 ist über eine Halterung 130 integral beweglich mit dem Achsabschnitt 13 in dem zweiten Lastbereich L2 verbunden. Eine auf den Befestigungsabschnitt 8 einwirkende Last führt dazu, dass der Lastbereich L2 beziehungsweise der Achsabschnitt 13 in der gezeigten Figur nach unten gedrückt wird. Aufgrund einer durch diese Last bewirkte Verformung des Achskörpers 3 ändert sich die Position des Distanzsensors 114 relativ zu der Innenfläche des Achsabschnitts 12, an welcher die Messung erfolgt. Die Veränderung des Abstands zwischen dem Distanzsensor 114 und der Innenfläche des Achsabschnitts 12 ist daher ein Maß für die äußere Last, welche im Lastbereich L2 auf den Achskörper 3 wirkt.
-
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Halterung 130 ein starrer Hohlkörper, der im Lastbereich L2 beziehungsweise dem Achsabschnitt 13 fest mit dem Achskörper 3 verbunden ist. Wie sich ferner aus 1 ergibt, ist auch am gegenüberliegenden Ende des Achskörpers 3 ein Distanzsensor 114a vorgesehen, der einen Abstand zu einem Achsabschnitt 12a beziehungsweise einem ersten Element 112a, welches durch eine Innenfläche des Achsabschnitts 12a gebildet ist, misst.
-
2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Messsystems 200, welches in einer Achse 2 einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist.
-
Wie bei der mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsform weist die Achse 2 einen Achskörper 4 in Form eines röhrenartigen Bauteils auf. Der Achskörper 4 hat eine ähnliche Funktion wie der vorstehend beschriebene Achskörper 3. Die Form des Achskörpers 4 unterscheidet sich jedoch von der Form des Achskörpers 3. Wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform dient der Achskörper 4 der Verbindung eines Radkopfs R mit einem Differenzial D. Auch der Achskörper 4 weist einen Befestigungsabschnitt 8 auf, an welchem der Achskörper 4 an einer Arbeitsmaschine befestigbar ist. Der Befestigungsabschnitt 8 bildet dabei wieder einen Lastbereich L2, an welchem eine Kraft von der Arbeitsmaschine auf den Achskörper wirkt. Wie bereits vorstehend in Bezug auf die in 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben, kann eine solche Kraft beziehungsweise Last von dem Beladungszustand der Arbeitsmaschine resultieren.
-
Komponenten der Achse 2, die identisch zu Komponenten der Achse 1 sind, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Insbesondere entspricht der Aufbau des Radkopfs R weitestgehend dem Aufbau des Radkopf R, der in Bezug auf 1 beschrieben wurde. Ein Unterschied liegt lediglich in der Anordnung zusätzlicher Sensoren im Radkopf R, worauf später eingegangen wird.
-
Die Halterung 230 des Messsystems 200 weist eine röhrenartige Form auf und kragt in die Lastbereiche L1 und L1a. Die Halterung 230 ist in einem mittleren Abschnitt fest mit dem Achsabschnitt 13 verbunden, bei dem sich der Befestigungsabschnitt 8 befindet. Eine Bewegung des Achsabschnitts 13 führt daher zu einer Bewegung der Halterung 230.
-
Bei der gezeigten Ausführungsform trägt die Halterung 230 mehrere Sensoren, welche unterschiedliche Messaufgaben erfüllen. Ein Distanzsensor 214 ist an der Halterung 230 vorgesehen. Der Distanzsensor 214 erfüllt einen ähnlichen Zweck wie der Distanzsensor 114 in 1. Genauer gesagt misst der Distanzsensor 214 einen Abstand von einem Sensortarget 212, welches an einem ersten Achsabschnitt 12 der Achse 2 vorgesehen ist. Der von dem Distanzsensor 214 erfasste Abstand ist ein Maß für die Verschiebung des Achsabschnitts 12 relativ zu dem Achsabschnitt 13. Aus dieser Verschiebung ist wiederum eine auf die Achse 2 wirkende äußere Last herleitbar.
-
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist auf einem Steg des Planetenträgers 21 konzentrisch zu der Eingangswelle 20 ein Ring vorgesehen, welcher als Messtarget beziehungsweise erstes Element 213 dient. Radial innerhalb des Rings 213 ist ein Distanzsensor 14 an der Halterung 230 befestigt. Der Distanzsensor 14 überwacht einen Abstand zu der Innenfläche des Rings. Eine Verschiebung des Rings beziehungsweise Messtargets 213 in Bezug auf den Distanzsensor 14 und damit in Bezug auf den Achsabschnitt 13 dient als Maß für eine in diesem Bereich auftretende Biegung.
-
Auf der Innenseite der Halterung 230 sind weitere Sensoren 15 zur Distanz-, Drehzahl-, Drehwinkel- oder Drehmomentmessung vorgesehen. Am Außenumfang der Halterung 230 sind Ölsensoren 16 vorgesehen, welche in den unteren Bereich des Achskörpers 4 ragen.
-
Die Achse 2 hat weitere Sensoren, welche nicht an der Halterung 230 gehalten sind. Zu diesen Sensoren gehören zwei Beschleunigungssensoren 17, die jeweils an den Enden des Achskörpers 4 vorgesehen sind. Ferner ist im Gehäuse 26 des Radkopfes R ein Temperatursensor 18 in der Nähe der Bremse B vorgesehen, um die Temperatur der Bremse B zu überwachen. Ein Wegsensor 27 ist ferner im Radkopf R vorgesehen, um eine Bewegung eines Kolbens der Lamellenbremse B zu überwachen. Die Sensoren 17, 18 und 27 sind somit nicht an der Halterung 230 angebracht.
-
Wie es aus 2 ersichtlich ist, ist an dem Achskörper 4 ein Anschluss 5 zur Anbindung der in der Achse 2 vorgesehenen Sensoren an eine Peripherie vorgesehen. Die Sensoren sind über Leitungen 28 mit dem Anschluss 5 verbunden. Der Anschluss 5 dient als Kabeldurchführung bzw. Leiterdurchführung aus der Achse nach Der Anschluss 5 in eine Bohrung bzw. Ausnehmung im Außenumfang des Achskörpers 4 eingesetzt.
-
3 zeigt eine Anbindung der Achse 2 an eine elektronische Steuereinheit 6. Die elektronische Steuereinheit 6 ist dabei mit Anschlüssen 5 der Achse 2 verbunden. Im Messsystem erzeugte Signale werden zur weiteren Verarbeitung der elektronischen Steuereinheit 6 zugeführt. Auf der elektronischen Steuereinheit 6 sind Algorithmen zur Auswertung der Sensoren unter Berücksichtigung des Betriebszustands abgelegt. Auswertungsinformationen werden an ein Fahrzeugsteuergerät 7, ein Display 8 und über eine Telemetrie-Einheit 9 oder Datenfernübertragung 10 an weitere angeschlossene Geräte 11 übermittelt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1; 2
- Achse
- 3; 4
- Achskörper
- 5
- Anschluss
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Fahrzeugsteuergerät
- 8
- Befestigungsabschnitt
- 9
- Telemetrie-Einheit
- 10
- Datenfernübertragung
- 11
- Geräte
- 12, 12a; 14
- erster Achsabschnitt
- 13
- zweiter Achsabschnitt
- 14
- Distanzsensor
- 15
- Distanz-, Drehzahl-, Drehwinkel- oder Drehmomentsensor
- 16
- Ölsensor
- 17
- Beschleunigungssensor
- 18
- Temperatursensor
- 19
- Ausgangswelle
- 20
- Eingangswelle
- 21
- Planetenträger
- 22
- Flansch
- 23
- Sonnenrad
- 24
- Planetenrad
- 25
- Hohlrad
- 26
- Gehäuse
- 27
- Wegsensor
- 28
- Leitung
- 100; 200
- Messsystem
- 110; 210
- Messeinrichtung
- 112, 112a;
- erstes Element
- 114, 114a;
- zweites Element
- 130; 230
- Halterung
- 212, 212a, 213
- erstes Element
- 214, 214a, 215
- zweites Element
- L1, L1 a
- erster Lastbereich
- L2
- zweiter Lastbereich
- R
- Radkopf
- D
- Differenzial
- B
- Bremse
- P
- Planetengetriebe
