DE102019119719A1 - Steering head bearing arrangement for mounting a wheel module - Google Patents
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Abstract
Lenkkopflageranordnung zur Lagerung eines Radmoduls (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine mit einem Lenkungsaktuator (12) und einem Gabelbein (20) verbindbare Lenkstange (14); einen mittelbar oder unmittelbar mit einem Tragrahmen (18) des Kraftfahrzeugs verbindbaren Lagerflansch (40) zur Durchfuhr der Lenkstange (14); ein im Lagerflansch (40) angeordnetes erstes Wälzlager (42) zur Lagerung der Lenkstange (14) im Lagerflansch (40); ein im Lagerflansch (40) angeordnetes zweites Wälzlager (44) zur Lagerung der Lenkstange (14) im Lagerflansch (40); und zumindest eine am ersten Wälzlager und/oder am zweiten Wälzläger angeordnete Messeinrichtung zur Messung der am ersten Wälzlager (42) und/oder am zweiten Wälzläger (44) auftretenden Lagerkräfte.A steering head bearing arrangement for mounting a wheel module (10) for a motor vehicle, comprising: a steering rod (14) connectable to a steering actuator (12) and a fork leg (20); a bearing flange (40) which can be connected directly or indirectly to a support frame (18) of the motor vehicle for the passage of the handlebar (14); a first roller bearing (42) arranged in the bearing flange (40) for mounting the handlebar (14) in the bearing flange (40); a second roller bearing (44) arranged in the bearing flange (40) for mounting the handlebar (14) in the bearing flange (40); and at least one measuring device arranged on the first roller bearing and / or on the second roller bearing for measuring the bearing forces occurring on the first roller bearing (42) and / or on the second roller bearing (44).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkkopflageranordnung zur Lagerung eines Radmoduls eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug, umfassend ein Radmodul mit einer derartigen Lenkkopflageranordnung.The present invention relates to a steering head bearing arrangement for mounting a wheel module of a vehicle and to a vehicle comprising a wheel module with such a steering head bearing arrangement.
Lenkkopflageranordnungen mit deren Hilfe eine Lenkstange eines Radmoduls für ein Fahrzeug drehbar gelagert werden können sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Beispielsweise beschreibt die
Dabei hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei Radmodulen, die einen großen Drehwinkel der Räder bereitstellen sollen, ein weiterer Bedarf zur Verbesserung der Lenkkopflageranordnungen besteht.It has been found that there is a further need to improve the steering head bearing arrangements, particularly in the case of wheel modules which are intended to provide a large angle of rotation of the wheels.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenkkopflageranordnung zur Lagerung eines Radmoduls anzugeben. Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.Against this background, it is an object of the present invention to specify an improved steering head bearing arrangement for mounting a wheel module. These and other objects, which are still mentioned on reading the following description or can be recognized by the person skilled in the art, are achieved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims develop the central concept of the present invention in a particularly advantageous manner.
Eine erfindungsgemäße Lenkkopflageranordnung zur Lagerung eines Radmoduls für ein Kraftfahrzeug, umfasst: eine mit einem Lenkungsaktuator und einem Gabelbein verbindbare Lenkstange; einen mittelbar oder unmittelbar mit einem Tragrahmen des Kraftfahrzeugs verbindbaren Lagerflansch zur Durchfuhr der Lenkstange; ein im Lagerflansch angeordnetes erstes Wälzlager zur Lagerung der Lenkstange im Lagerflansch; ein im Lagerflansch angeordnetes zweites Wälzlager zur Lagerung der Lenkstange im Lagerflansch; und zumindest eine am ersten Wälzlager und/oder am zweiten Wälzläger angeordnete Messeinrichtung zur Messung der am ersten Wälzlager und/oder am zweiten Wälzläger auftretenden Lagerkräfte.A steering head bearing arrangement according to the invention for mounting a wheel module for a motor vehicle comprises: a steering rod which can be connected to a steering actuator and a fork leg; a bearing flange that can be connected directly or indirectly to a support frame of the motor vehicle for the passage of the handlebar; a first roller bearing arranged in the bearing flange for mounting the handlebar in the bearing flange; a second roller bearing arranged in the bearing flange for mounting the handlebar in the bearing flange; and at least one measuring device arranged on the first roller bearing and / or on the second roller bearing for measuring the bearing forces occurring on the first roller bearing and / or on the second roller bearing.
Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, die auftretenden Lagerkräfte in einem oder in beiden Wälzlager zu erfassen, sodass die auftretenden Lagerkräfte bzw. die Lagerbelastungen als mögliche Steuer- und Regelungsgröße zur Verfügung stehen. Beispielsweise besteht dadurch die Möglichkeit, die auftretende Lagerbelastungen in einer Speichereinheit zu erfassen und von dieser aus zu lesen, sodass beispielsweise im Lichte der Lagerbelastung die Serviceintervalle des Fahrzeugs bzw. der Lenkkopflageranordnung optimiert werden können. In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit mögliche Lagerschäden frühzeitig detektieren zu können, sodass ein Totalausfall der Lenkkopflageranordnung während des Fahrbetriebs möglichst verhindert werden kann. Darüber hinaus kann anhand der erfassten Lagerbelastung, die Belastung am Fahrwerk des Fahrzeugs abgeleitet werden. Diese Kennwerte können beispielsweise in einer Steuer- und Regelungseinrichtung des Fahrzeugs eingesetzt werden, um den Fahrkomfort weiterhin zu erhöhen, indem beispielsweise entsprechende Stellgrößen am Fahrzeug/Fahrwerk im Rahmen der Fahrdynamikregelung angepasst werden. Darüber hinaus erlauben die auftretenden Lagerkräfte auch einen Rückschluss auf den Straßenzustand. Diese Straßenzustandsinformationen können beispielsweise mittels einer Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise eine mobile Kommunikationsschnittstelle oder eine Cloud-Schnittstelle, zentral erfasst werden. Auch besteht die Möglichkeit diese Informationen an andere Fahrzeuge zu übermitteln, sodass beispielsweise auf einen schlechten bzw. gefährlichen Straßenzustand hingewiesen werden kann bzw. eine Steuer- und Regelungseinrichtung eines anderen Fahrzeugs beispielsweise eine Dämpfung und/oder andere Stellgrößen anpassen kann.In other words, the present invention proposes to detect the bearing forces that occur in one or both rolling bearings, so that the bearing forces that occur or the bearing loads are available as possible control and regulation variables. For example, this makes it possible to record the occurring bearing loads in a memory unit and to read them from this so that, for example, the service intervals of the vehicle or the steering head bearing arrangement can be optimized in the light of the bearing load. In this context, there is also the possibility of being able to detect possible bearing damage at an early stage, so that a total failure of the steering head bearing arrangement during driving can be prevented as far as possible. In addition, the load on the chassis of the vehicle can be derived from the recorded bearing load. These characteristic values can be used, for example, in a control and regulating device of the vehicle in order to further increase driving comfort, for example by adapting corresponding manipulated variables on the vehicle / chassis as part of the driving dynamics control. In addition, the bearing forces that occur allow conclusions to be drawn about the condition of the road. This road condition information can be recorded centrally, for example, by means of a communication interface, for example a mobile communication interface or a cloud interface. It is also possible to transmit this information to other vehicles so that, for example, a bad or dangerous road condition can be pointed out or a control and regulating device of another vehicle can adjust damping and / or other manipulated variables, for example.
Vorzugsweise umfasst die Lenkkopflageranordnung darüber hinaus einen auf der Lenkstange aufgeschraubten Haltering zum Verspannen des zweiten Wälzlagers gegen das erste Wälzlager. Durch den auf der Lenkstange aufgeschraubten Haltering kann das zweite Wälzlager auf das erste Wälzlager zu gedrückt werden, wodurch die Wälzlager eine angestellte Lagerung ausbilden, bei der die Wälzlager ohne ein axiales Spiel gegeneinander verspannt sind. Hierzu kann beispielsweise das erste Wälzlager mit einem Lageraußenring radial außen an einem Absatz des Lagerflanschs abgestützt sein, während ein Lagerinnenring des ersten Wälzlagers an einem Absatz der in den Lagerflansch eingesteckten Lenkstange abgestützt sein kann. Ein Lageraußenring des zweiten Wälzlagers kann an einem zum ersten Wälzlager in axialer Richtung weit genug beabstandeten Absatz radial außen abgestützt sein. Der, insbesondere in der Art einer Wellenmutter, aufgeschraubte Haltering kann nach einer gewissen Schraublänge an einem Lagerinnenring des zweiten Wälzlagers anstoßen und den Lagerinnenring des zweiten Wälzlagers bei einem weiteren Aufschrauben mitnehmen. Ein axiales Spiel zwischen den Wälzlagern kann dadurch eliminiert werden. Hierbei kann die Lenkstange, insbesondere auch entgegen der Schwerkraft, von dem Haltering in Richtung des Lagerflansches gezogen werden, wodurch das erste Wälzlager spielfrei zwischen der Lenkstange und dem Lagerflansch verklemmt werden kann. Besonders bevorzugt ist der Lagerflansch ausgestaltet mit dem Tragrahmen, insbesondere ein Längsträger und/oder ein Querträger des Tragrahmens, befestigt zu werden. Dadurch kann der Lagerflansch leicht eine axiale Erstreckung aufweisen, welche der Dicke des Tragrahmens entspricht oder die Dicke des Tragrahmens, insbesondere in vertikaler Richtung, übersteigt. Diese axiale Erstreckung des Lagerflanschs ermöglicht einen vergleichsweise großen axialen Abstand der Wälzlager zueinander. Durch den großen axialen Abstand der Wälzlager ist ein Verkippen der Lenkstange in dem Lagerflansch beispielsweise aufgrund eines radialen Spiels minimiert. Die Wälzlager sind hierzu insbesondere als Schrägkugellager, Kegelrollenlager oder konisches Nadellager ausgestaltet. Durch das Verspannen der zueinander deutlich beabstandeten Wälzlager gegeneinander mit Hilfe des aufgeschraubten Halterings kann ein radiales und axiales Spiel der Lenkstange in dem Lagerflansch weitestgehend eliminiert werden, wodurch verschleißintensive Spitzenspannungen vermieden werden können und eine robuste Lagerung einer Lenkstange eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.The steering head bearing arrangement preferably also comprises a retaining ring screwed onto the steering rod for bracing the second roller bearing against the first roller bearing. With the retaining ring screwed onto the handlebar, the second roller bearing can be pressed towards the first roller bearing, whereby the roller bearings form a recessed bearing in which the roller bearings are braced against one another without axial play. For this purpose, for example, the first roller bearing can be supported with an outer bearing ring radially on the outside on a shoulder of the bearing flange, while an inner bearing ring of the first roller bearing can be supported on a shoulder of the handlebar inserted into the bearing flange. An outer bearing ring of the second roller bearing can be supported radially on the outside on a shoulder that is spaced far enough apart in the axial direction from the first roller bearing. The retaining ring screwed on, in particular in the manner of a shaft nut, can, after a certain screw length, abut an inner bearing ring of the second roller bearing and take the inner bearing ring of the second roller bearing with it when it is screwed on further. Axial play between the roller bearings can thereby be eliminated. Here, the handlebar, in particular against gravity, can be pulled by the retaining ring in the direction of the bearing flange, whereby the first roller bearing can be clamped between the handlebar and the bearing flange without play. The bearing flange is particularly preferably designed with the support frame, in particular a longitudinal beam and / or a cross member of the support frame, to be attached. As a result, the bearing flange can easily have an axial extension which corresponds to the thickness of the support frame or exceeds the thickness of the support frame, in particular in the vertical direction. This axial extension of the bearing flange enables a comparatively large axial distance between the roller bearings. The large axial distance between the roller bearings minimizes tilting of the steering rod in the bearing flange, for example due to radial play. For this purpose, the roller bearings are designed in particular as angular contact ball bearings, tapered roller bearings or conical needle bearings. By bracing the roller bearings, which are clearly spaced apart from one another, with the help of the screwed-on retaining ring, radial and axial play of the steering rod in the bearing flange can be largely eliminated, which means that high-wear peak stresses can be avoided and a robust mounting of a steering rod of a motor vehicle is made possible.
Insbesondere ist an einer von den Wälzlagern wegweisenden Rückseite des Halterings ein Drehwinkelsensor zur Detektion eines Drehwinkels der Lenkstange angeordnet. Nachdem der aufgeschraubte Haltering ein axiales Spiel der Wälzlager eliminiert hat, verbleibt ein aus dem Haltering herausstehendes Wellenende der Lenkstange. Die axiale Erstreckung des Wellenendes der Lenkstange ist hierbei lang genug gewählt, um ein Aufschrauben des Halterings zu ermöglichen und vorzugsweise eine, insbesondere formschlüssige, Verbindung mit einem Lenkungsaktuator herbeiführen zu können. Diese freie axiale Strecke des Wellenendes der Lenkstange kann für das Vorsehen des Drehwinkelsensors genutzt werden. Der Drehwinkelsensor kann hierbei in einem Axialbereich der Lenkstange vorgesehen sein, der sowieso vorhanden ist und in dem in radialer Richtung ausreichend Bauraum für den Drehwinkelsensor vorgehalten ist. Der Drehwinkelsensor kann dadurch im Wesentlichen bauraumneutral verbaut sein. Der Drehwinkelsensor kann insbesondere optisch eine Drehwinkellage der drehbaren Lenkstange relativ zum feststehenden Lagerflansch detektieren. Der vom Rad des Radmoduls eingenommene Winkel relativ zu einer Geradeausstellung entspricht im Wesentlichen der Drehwinkellage der Lenkstange und/oder kann aus der Drehwinkellage der Lenkstange ermittelt werden. Dadurch ist es leicht möglich eine gewünschte Lenkstellung des Rads über die Lenkstange anzusteuern.In particular, a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the handlebar is arranged on a rear side of the retaining ring facing away from the roller bearings. After the screwed-on retaining ring has eliminated axial play in the rolling bearings, a shaft end of the handlebar protruding from the retaining ring remains. The axial extension of the shaft end of the handlebar is selected to be long enough to allow the retaining ring to be screwed on and preferably to be able to bring about a connection, in particular a form-fitting, with a steering actuator. This free axial stretch of the shaft end of the handlebar can be used to provide the rotation angle sensor. The angle of rotation sensor can be provided in an axial region of the handlebar, which is present anyway and in which sufficient installation space is reserved in the radial direction for the angle of rotation sensor. The angle of rotation sensor can thus be installed essentially in a space-neutral manner. The rotation angle sensor can in particular optically detect a rotation angle position of the rotatable handlebar relative to the stationary bearing flange. The angle assumed by the wheel of the wheel module relative to a straight-ahead position essentially corresponds to the rotational angle position of the handlebar and / or can be determined from the rotational angle position of the handlebar. This makes it easy to control a desired steering position of the wheel via the handlebar.
Vorzugsweise weist der Drehwinkelsensor eine in axialer Richtung der Lenkstange ausgerichtete Abtastrichtung auf. Der Drehwinkelsensor braucht dadurch nicht in radialer Richtung ausgerichtet zu sein, um eine Mantelfläche der Lenkstange optisch abzutasten. Abtastfehler des Drehwinkelsensors durch ein an der Mantelfläche der Lenkstange ausgebildetes Außengewinde für den Haltering können dadurch vermieden werden. Stattdessen kann der Drehwinkelsensor ein von der Lenkstange radial abstehendes Bauteil abtasten.The rotation angle sensor preferably has a scanning direction aligned in the axial direction of the handlebar. The angle of rotation sensor therefore does not need to be aligned in the radial direction in order to optically scan a lateral surface of the handlebar. Scanning errors of the rotation angle sensor due to an external thread for the retaining ring formed on the lateral surface of the handlebar can thereby be avoided. Instead, the angle of rotation sensor can scan a component protruding radially from the handlebar.
Besonders bevorzugt ist der Drehwinkelsensor mit dem Lagerflansch verbunden, wobei der Drehwinkelsensor die Rückseite des Halterings optisch abtastet. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der Haltering nach dem Verspannen der Wälzlager drehfest auf der Lenkstange aufgeschraubt ist, so dass die Winkellage des Halterings relativ zum Lagerflansch der Winkellage der Lenkstange relativ zum Lagerflansch entspricht. Zudem wird die Rückseite des Halterings für das Verspannen der Wälzlager nicht benötigt, so dass es problemlos möglich ist an der Rückseite des Halterings optische Markierungen anzubringen, die von der Abtastrichtung des Drehwinkelsensors erkannt werden können. Der Haltering kann dadurch gleichzeitig auch eine Funktion bei der Drehwinkelmessung erfüllen. Eine separate Sensorscheibe kann eingespart werden, wodurch Herstellungskosten und Bauraum eingespart werden können.The angle of rotation sensor is particularly preferably connected to the bearing flange, the angle of rotation sensor optically scanning the rear of the retaining ring. This makes use of the knowledge that the retaining ring is screwed non-rotatably onto the handlebar after the roller bearings are braced, so that the angular position of the retaining ring relative to the bearing flange corresponds to the angular position of the steering rod relative to the bearing flange. In addition, the back of the retaining ring is not required for bracing the roller bearings, so that it is possible without any problems to attach optical markings to the back of the retaining ring, which can be recognized by the scanning direction of the rotation angle sensor. The retaining ring can thereby simultaneously also fulfill a function in the measurement of the angle of rotation. A separate sensor disk can be saved, whereby manufacturing costs and installation space can be saved.
Vorzugsweise ist die Lenkstange im Wesentlichen vertikal ausgerichtet, wobei insbesondere ein Lenkkopfwinkel α einer Lenkachse der Lenkstange zu einem horizontalen Untergrund 70° ≤ α ≤ 95°, insbesondere 75° ≤ α ≤ 93°, vorzugsweise 80° ≤ α ≤ 90° und besonders bevorzugt 85° ≤ α ≤ 88° beträgt. Durch die besonders steile Ausrichtung der Lenkachse können besonders große Lenkwinkel leicht erreicht werden. Dies ermöglicht das Fahren von besonders engen Kurven. Es ist sogar leicht möglich mit dem Kraftfahrzeug nicht nur im Wesentlichen in Längsrichtung, sondern sogar in Querrichtung zu fahren. Dadurch ist es möglich ohne einen Rangierabstand in Längsrichtung in eine besonders enge Parklücke einzuparken.The handlebar is preferably oriented essentially vertically, with a steering head angle α of a steering axis of the handlebar to a
Vorteilhafterweise umfasst die Messeinrichtung zumindest ein induktives oder kapazitives Sensorelement, eingerichtet zur Messung eines Abstandes zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring des ersten Wälzlagers oder des zweiten Wälzlagers. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass das induktive oder kapazitive Sensorelement am Lageraußenring oder am Lagerinnenring angeordnet ist. Ein induktives oder kapazitives Sensorelement kann dabei an einem Lageraußenring oder an einem Lagerinnenring an einem oder beiden Wälzlagern vorgesehen sein, beispielsweise an einer Außenkante oder in einer Ausnehmung/Bohrung aufgenommen sein. In einer alternativen Ausführungsform kann ein induktives oder kapazitives Sensorelement auch integraler Bestandteil eines der Lagerringe sein. Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang lediglich, dass durch das induktive oder kapazitive Sensorelement der Abstand zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring erfasst werden kann, sodass dadurch auf die Lagerkräfte geschlossen werden kann. Bei der induktiven Messung kann darüber hinaus auf die bewegten Teile ein Material aufgebracht werden, das die magnetische Induktion des induktiven Sensorelements verändert bzw. die beweglichen Teile selbst können aus einem entsprechenden Material bereitgestellt werden.The measuring device advantageously comprises at least one inductive or capacitive sensor element, set up to measure a distance between an outer bearing ring and an inner bearing ring of the first roller bearing or of the second roller bearing. In this context, it is preferred that the inductive or capacitive sensor element is arranged on the bearing outer ring or on the bearing inner ring. An inductive or capacitive sensor element can be provided on an outer bearing ring or on an inner bearing ring on one or both rolling bearings, for example on an outer edge or in a recess / bore. In an alternative embodiment, an inductive or capacitive sensor element can also be an integral part of one of the bearing rings. In this context, it is only important that the distance between the bearing outer ring and the bearing inner ring can be detected by the inductive or capacitive sensor element. so that conclusions can be drawn about the bearing forces. In the inductive measurement, a material can also be applied to the moving parts that changes the magnetic induction of the inductive sensor element, or the moving parts themselves can be made of a corresponding material.
Vorzugsweise umfasst die Messeinrichtung zumindest einen Dehnungsmeßstreifen, der auf einem Lageraußenring oder einem Lagerinnenring des ersten Wälzlagers oder des zweiten Wälzlagers angeordnet ist, wobei der zumindest eine Dehnungsmeßstreifen derart angeordnet und eingerichtet ist, um eine Verformung des Lageraußenrings und/oder des Lagerinnenrings zu messen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der zumindest eine Dehnungsmeßstreifen eingerichtet ist, eine Verformung des Lageraußenrings oder des Lagerinnenrings in einer Richtung, vorzugsweise in zumindest zwei Richtungen und besonders bevorzugt in drei Richtungen zu messen. Aufgrund der durch den zumindest einen Dehnungsmeßstreifen gemessenen Verformung der Lagerringe kann wiederum auf die Lagerbelastung geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann neben einem Dehnungsmeßstreifen auch ein Piezo-Kraftaufnehmer-Element eingesetzt werden, das vorzugsweise am Lagerinnenring oder am Lageraußenring des ersten Wälzlagers und/oder des zweiten Wälzlagers angeordnet ist. Auch mit einem Piezo-Kraftaufnehmer-Element besteht die Möglichkeit, eine Druckbelastung, die auf einen Lagerring ausgeübt wird zu messen, sodass aufgrund der Druckbelastung auf die Lagerbelastung geschlossen werden kann.The measuring device preferably comprises at least one strain gauge, which is arranged on an outer bearing ring or an inner bearing ring of the first roller bearing or the second roller bearing, the at least one strain gauge being arranged and set up in such a way as to measure a deformation of the bearing outer ring and / or the bearing inner ring. In this context it is preferred that the at least one strain gauge is set up to measure a deformation of the bearing outer ring or the bearing inner ring in one direction, preferably in at least two directions and particularly preferably in three directions. On the basis of the deformation of the bearing rings measured by the at least one strain gauge, conclusions can again be drawn as to the bearing load. As an alternative or in addition, a piezo force transducer element can be used in addition to a strain gauge, which is preferably arranged on the bearing inner ring or on the bearing outer ring of the first roller bearing and / or the second roller bearing. With a piezo force transducer element it is also possible to measure a pressure load that is exerted on a bearing ring, so that conclusions can be drawn about the bearing load based on the pressure load.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Messeinrichtung zumindest einen Magnetfeldsensor umfasst, eingerichtet zur induktiven Wechselwirkung mit einem Magnetelement. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass das Magnetelement als Magnetring ausgebildet ist, der vorzugsweise an einem Innendurchmesser eines Lagerinnenrings angeordnet ist. Der Magnetring kann dabei beispielsweise die komplette Lagerbreite oder auch nur einen Teil des Lagers ausfüllen. Der Magnetring kann beispielsweise mit dem Lagerinnenring einen Pressverband bilden, eingeclipst gegebenenfalls in einen Hinterschnitt, eingeklebt oder beispielsweise mit dem Lagerinnenring verschweißt werden. Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise benachbart im Flansch mit der Hirth-Verzahnung oder an einer anderen geeigneten Stelle angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Magnetring allerdings auch am Außendurchmesser des Lageraußenrings vorgesehen werden, wobei in diesem Fall der zumindest eine Magnetfeldsensor vorzugsweise im Flansch zur Anbindung des Lenkaktuators/Hilfsrahmen angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel kann durch die Veränderung der Lage des Magnetrings, die durch den zumindest ein Magnetfeldsensor erfasst werden kann, auf eine korrespondierende Lageveränderung und damit auf die Lagerbelastung geschlossen werden.Furthermore, it is preferred that the measuring device comprises at least one magnetic field sensor, set up for inductive interaction with a magnetic element. In this context, it is preferred that the magnetic element is designed as a magnetic ring, which is preferably arranged on an inner diameter of a bearing inner ring. The magnetic ring can, for example, fill the entire width of the bearing or only part of the bearing. The magnetic ring can, for example, form an interference fit with the bearing inner ring, clipped into an undercut, glued or, for example, welded to the bearing inner ring. The magnetic field sensor can, for example, be arranged adjacent in the flange with the Hirth coupling or at another suitable location. Alternatively or additionally, however, a magnetic ring can also be provided on the outer diameter of the bearing outer ring, in which case the at least one magnetic field sensor is preferably arranged in the flange for connecting the steering actuator / subframe. In this exemplary embodiment, the change in the position of the magnetic ring, which can be detected by the at least one magnetic field sensor, can be used to deduce a corresponding change in position and thus the bearing load.
Schließlich ist es bevorzugt, dass das erste Wälzlager und/oder das zweite Wälzlager als Schrägkugellager, Kegelrollenlager oder konisches Nadellager ausgebildet ist/sindFinally, it is preferred that the first roller bearing and / or the second roller bearing is / are designed as angular contact ball bearings, tapered roller bearings or conical needle bearings
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Radmodul mit einer oben beschriebenen Lenkkopflageranordnung.The present invention further relates to a vehicle comprising at least one wheel module with a steering head bearing arrangement as described above.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Figuren. Darin zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radmoduls; -
2 eine schematische Ansicht desRadmoduls aus 1 ; -
3 eine schematische Schnittansicht desRadmoduls aus 1 ; -
4 eine schematische Ansicht eines Wälzlagers im unbelasteten und belasteten Zustand; -
5 eine schematische Ansicht einer ersten Alternative einer Messeinrichtung mit einem induktiven oder kapazitiven Sensorelement; -
6 eine schematische Ansicht einer zweiten Alternative einer Messeinrichtung mit einem Magnetfeldsensor und einem Magnetelement; und -
7 eine schematische Ansicht einer dritten Alternative einer Messeinrichtung mit einem Dehnungsmeßstreifen oder einem Piezo-Kraftaufnehmer-Element.
-
1 a schematic view of a preferred embodiment of a wheel module according to the invention; -
2 a schematic view of thewheel module 1 ; -
3 a schematic sectional view of thewheel module 1 ; -
4th a schematic view of a roller bearing in the unloaded and loaded state; -
5 a schematic view of a first alternative of a measuring device with an inductive or capacitive sensor element; -
6th a schematic view of a second alternative of a measuring device with a magnetic field sensor and a magnetic element; and -
7th a schematic view of a third alternative of a measuring device with a strain gauge or a piezo force transducer element.
Das in
Wie in
Die in
Zur Erfassung der Lagerbelastung können erfindungsgemäß unterschiedliche Sensoren, Einrichtungen und Meßprinzipien eingesetzt werden, wobei die nachfolgend erläuterten Sensoren und Einrichtungen lediglich beispielhaft an einem Wälzlager
Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf das vorhergehend bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Insbesondere können die in den
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- RadmodulWheel module
- 1212th
- LenkungsaktuatorSteering actuator
- 1414th
- LenkstangeHandlebar
- 1616
- LenkkopflageranordnungSteering head bearing assembly
- 1818th
- TragrahmenSupport frame
- 2020th
- GabelbeinWishbone
- 2222nd
- Radwheel
- 2424
- AnlenkstelleHub
- 2626th
- SchwingeSwing arm
- 2828
- StoßdämpferShock absorbers
- 3030th
- NiveauregulierungseinrichtungLevel control device
- 3232
- RadnabenantriebWheel hub drive
- 3434
- BefestigungsansatzFastening approach
- 3636
- LenkachseSteering axle
- 3838
- DrehachseAxis of rotation
- 4040
- LagerflanschBearing flange
- 4242
- erstes Wälzlagerfirst roller bearing
- 4444
- zweites Wälzlagersecond roller bearing
- 4646
- HalteringRetaining ring
- 4848
- LabyrinthdichtungLabyrinth seal
- 5050
- SensoraufnahmeringSensor mounting ring
- 5252
- DrehwinkelsensorRotation angle sensor
- 5454
- MontageflanschMounting flange
- 5656
- ElektromotorElectric motor
- 5858
- GetriebestufeGear stage
- 6060
- AusgangswelleOutput shaft
- 6262
- Hirth-VerzahnungHirth coupling
- 7070
- LagerinnenringBearing inner ring
- 7171
- LageraußenringBearing outer ring
- 7272
- WälzkörperRolling elements
- 8080
- kapazitives oder induktives Sensorelementcapacitive or inductive sensor element
- 8585
- MagnetfeldsensorMagnetic field sensor
- 8686
- MagnetelementMagnetic element
- 9090
- DehnungsmeßstreifenStrain gauges
- 100100
- Piezo-Kraftaufnehmer-ElementsPiezo force transducer element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- CN 206679065 U [0002]CN 206679065 U [0002]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021115823B3 (en) | 2021-06-18 | 2022-08-18 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle and method for performing a parking maneuver |
-
2019
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---|---|---|---|---|
DE102021115823B3 (en) | 2021-06-18 | 2022-08-18 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle and method for performing a parking maneuver |
WO2022262890A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle and method for carrying out a parking manoeuvre |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |