DE10333284B4

DE10333284B4 - Überwachung der auf die Nabe eines Kraftfahrzeugrads wirkenden Axiallast

Info

Publication number: DE10333284B4
Application number: DE10333284.7A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Colombo; Domenico Bosco; Carlo Maldera; Fulvio Nicastri
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: DE10333284A1; US6955096B2; ITTO20020653A0; ITTO20020653A1; US20040074317A1

Abstract

Radlagerbaugruppe für ein Rad (8) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine an einem nicht drehenden Teil (12) der Radlagerbaugruppe angebrachte Messvorichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Nabe (1) des Rads (8) ein radialer Flansch (7) zur Befestigung des Rads (8) integral ausgebildet oder daran befestigt ist, wobei der Flansch (7) eine im Wesentlichen radiale, an dem Flansch (7) gesicherte oder damit integrale Oberfläche (13) aufweist, wobei die Messvorichtung (14) betriebsmäßig zu der im Wesentlichen radialen Oberfläche (13) weist, um in Echtzeit Veränderungen der axialen Position der Oberfläche (13) aufgrund einer elastischen Verformung des Flansches (7) zu erfassen, die durch Kräfte hervorgerufen werden, die von dem Rad (8) auf den Flansch (7) übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlagerbaugruppe für ein Rad eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Druckschrift DE 100 41 093 A1 offenbart eine gattungsgemäße Radlagerbaugruppe für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, bei der zur Erfassung einer auf die Nabe eines Kraftfahrzeugs wirkenden Axiallast zwei dehnungsempfindliche Sensoren an einer feststehenden Lagerschale eines Wälzlagers angebracht sind.
Die Druckschrift EP 1 225 451 A1 offenbart eine Radlagerbaugruppe für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, bei der an einem drehbaren Teil Dehnungsmessstreifen bereitgestellt sind, um auf das Rad wirkende Kräfte erfassen zu können. Die erfassten Messsignale werden über einen Telemetriesender an einen an einem nicht drehbaren Teil der Radlagerbaugruppe vorgesehenen Telemetrieempfänger übertragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, für eine fortlaufende Überwachung der axialen Lasten zu sorgen, die auf den Naben der Räder eines Kraftfahrzeugs wirken, um eine Echtzeitinformation zu erhalten, die eine automatische Steuerung/Regelung des Bremsystems gestattet, um dessen Effizienz zu verbessern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, in Echtzeit Indikationen eines bevorstehenden Haftungsverlusts (Straßengängigkeit) zwischen dem Rad und der Straße zu erlangen, sodass, durch Erzeugen eines Alarmsignals, der Fahrer rechtzeitig über den Zustand bevorstehender Gefahr gewarnt werden kann.
Diese und andere Ziele und Vorteile, die nachfolgend näher erläutert werden, werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung erreicht, welche die in den beigefügten Ansprüchen definierten Merkmale aufweist.
Eine Ausführung der Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Beispiels in Bezug auf die beigefügte einzige Zeichnung beschrieben, die eine in der Achsrichtung komprimiert dargestellte axiale Teilschnittansicht einer Radlagerbaugruppe (Nabenlagereinheit) für ein Kraftfahrzeugrad ist, die an einen Aufhängungsträger angebracht ist.
In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich die Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Orientierungen anzeigen, auf einen am Kraftfahrzeug montierten Zustand. So bezeichnet der Ausdruck „Innenseite” oder „innenliegende Seite” eine Seite zur Mittellinie des Fahrzeugs hin, und der Ausdruck „Außenseite” oder „außenliegende Seite” bezeichnet eine Seite zur Außenseite des Fahrzeugs hin.
In Bezug auf die Zeichnung, ist eine rotierende Nabe 1 für ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs an einer Fahrzeugradaufhängung durch eine Lagereinheit 2, die zwei Kugelsätze 3 und 4 aufweist, drehbar gelagert. Die Nabe 1 hat einen zentralen rohrförmigen Abschnitt, der an beiden entgegengesetzten Enden offen ist und der in dieser nicht einschränkenden Ausführung den radial inneren Ring (die radial innere Laufbahn) für die Kugeln 4 bildet. Am axialen Außenende bildet die Nabe 1 einen Flansch 7, der sich in der radialen Auswärtsrichtung erstreckt, um eine axiale Anlage für das Rad 8 vorzusehen, das an dem Flansch 7 mittels Bolzen 9 befestigt ist. Die gleichen Bolzen 9 sichern einen schematisch mit 5 bezeichneten Bremsrotor (vom Scheiben- oder Trommeltyp) an der Nabe zwischen dem Radabschnitt 8 und dem Flansch (Nabenflansch) 7.
Die die Nabe 1 und die Lagereinheit 2 umfassende Baugruppe wird von einem im Teilquerschnitt gezeigten Träger 6 der Fahrzeugradaufhängung getragen. Der Träger 6 ist durch Bolzen 10 mit einem radialen Flansch 11 verbunden, der einen Teil des äußeren Rings (der Außenlaufbahn) 12 der Lagereinheit 2 bildet.
Erfindungsgemäß ist die Radlagerbaugruppe mit einer Messvorichtung versehen, um Änderungen der axialen Position des Flansches in Bezug auf einen nicht drehenden Teil des Fahrzeugs zu erfassen, um eine Indikation des Grads der auf die Nabe wirkenden axialen Last zu erhalten.
Eine reflektierende Oberfläche 13 ist mit der Seite des Flansches 7, die zur Innenseite des Fahrzeugs weist, integral. Eine optische Sende-Empfangsvorrichtung, allgemein mit 14 bezeichnet, ist an einem nicht drehenden Element des Fahrzeugs befestigt, in diesem Beispiel des nicht drehenden Rings 12 der Lagereinheit, und richtet einen Lichtstrahl L auf die reflektierende Oberfläche 13. Die von der reflektierenden Oberfläche 13 reflektierende Lichtstrahlung wird von der Vorrichtung 14 aufgenommen, die fortlaufend den Abstand misst, und insbesondere die Änderungen des axialen Abstands zwischen der reflektierenden Oberfläche und der festen Position dort, wo die Messvorichtung 14 montiert ist.
Es ist zu beobachten, dass dann, wenn das Fahrzeug entlang einer Kurve fährt, das Rad 8 auf den Flansch 7 eine axiale Last überträgt, die tendenziell den Flansch in einer axialen Ebene elastisch auslenkt, was eine konsequente Veränderung des axialen Abstands zwischen dem Flansch und der Radaufhängung hervorruft. Daten, die sich auf die Veränderung des axialen Abstands beziehen, werden z. B. durch ein Kabel 15 zu einem bordeigenen elektronischen Prozessor (einer bordeigenen elektronischen Prozessoreinheit) (nicht gezeigt) übertragen.
Der elektronische Prozessor ist mit geeigneter Anwendersoftware versehen, um die Daten der axialen Verformung anzuwenden, die an dem Flansch erfasst werden, um auch die sich ergebende axiale Verlagerung des Bremsrotors 5 zu berechnen, der mit dem radialen Flansch 7 der Nabe starr verbunden ist, und folglich die Bremsschuhe derart zu steuern (steuern/regeln), dass diese ihre Position zur Position des Bremsrotors (Scheibe oder Trommel) einstellt. Auch ist es möglich, den Bremsschuh derart automatisch zu steuern, dass er die axiale Verlagerung des Rotors einstellt, sodass beide Bremselemente gleichmäßig auf die entgegengesetzten Oberflächen des Bremsrotors einwirken. Im Ergebnis unterliegen Abnutzungselemente (Beläge oder Schuhe) der Bremse einer gleichmäßigen Abnutzung. Die Bremse zeigt insgesamt eine bessere Leistung, und es wird verhindert, dass während der Fahrt entlang einer Kurve mit hoher Geschwindigkeit das abnutzbare Element gegenüber dem Bremsrotor nachteilig gleitet.
Die Anwendersoftware des bordeigenen elektronischen Prozessors kann vorteilhaft auch eingestellt werden, um Daten in Bezug auf die momentane Veränderung des axialen Abstands des Flansches zu korrelieren, gegebenenfalls unter Vergleich dieser Daten mit einem voreingestellten Referenzwert. Wenn dieser Wert überschritten wird, kann ein Überlastungszustand erkannt werden, der ein Indiz eines Zustands eines bevorstehenden Haftungsverlusts zur Straße sein kann. Beim Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts kann das System daher automatisch ein Alarmsignal erzeugen, welches den Fahrer über die Gefahr eines beginnenden oder bevorstehenden Zustands des seitlich gleitenden Fahrzeugs vor einem Haftungsverlust warnt. Das Warnsignal kann durch ein Sicht- und/oder Tonindikatormittel gesendet werden, das im Passagierraum angeordnet ist.
Die konstruktiven und funktionellen Merkmale der Messvorichtung (die von jeder bekannten Art sein kann, z. B. in Laserbauart) sind per se für das Verständnis der Erfindung nicht relevant und werden daher im Detail nicht beschrieben. Es genügt hier zu sagen, dass die Messvorichtung einen Laserwegstreckensensor enthalten kann (mit einer Auflösung von 1 bis 3 Mikrometer) oder einen Sensor einer anderen Art, z. B. einen induktiven Positionssensor (mit einer Auflösung von etwa 2 Mikrometer). Im letzteren Fall besteht die Oberfläche 13 aus metallischem Material.
Die Messung erfolgt bevorzugt in der Nähe der Umfangszone des Flansches, wo die elastische Auslenkung deutlicher wird und leichter erfasst werden kann. Die reflektierende Oberfläche 13 ist daher bevorzugt an einer radialen Position angeordnet, die der Rotationsachse A nicht zu nahe ist. Ferner weist die reflektierende Oberfläche bevorzugt zur Innenseite des Fahrzeugs, wie gezeigt, sodass sie vor äußeren Einwirkungen, wie etwa Staub und Schmutz, geschützt ist.
Die reflektierende Oberfläche 13 kann aus einem reflektierenden Element bestehen, das sich von dem Flansch unterscheidet und daran befestigt ist, oder kann alternativ aus einer Oberfläche des Flansches 7 bestehen, die geeignet reflektierend behandelt ist.
Die Wahl der Montage der Messvorrichtung an dem nicht drehenden Ring 12 des Lagers und insbesondere auf der zylindrischen Oberfläche 16 nahe dem Flansch 16, bildet eine bevorzugte, jedoch nicht zwingende Auswahl für die Zwecke der Implementierung der vorliegenden Erfindung. Alternativ könnte die Messvorrichtung 14 z. B. an dem Aufhängungsträger 6 befestigt sein.
In einer Radlagerbaugruppe (Nabenlagerbaugruppe) für das Rad eines Kraftfahrzeugs bildet die Nabe integral einen radialen Flansch zum Befestigen eines Rads oder ist daran fest gesichert. Der Radlagerbaugruppe ist eine Messvorrichtung zugeordnet, die an einem nicht drehenden Teil der Radlagerbaugruppe angebracht ist und betriebsmäßig zu einer radialen Oberfläche weist, die mit dem Flansch integral ist. Die Messvorichtung erfasst Echtzeitschwankungen der axialen Position der Oberfläche, die durch elastische Verformung des Flansches verursacht werden, hervorgerufen durch Kräfte, die von dem Rad auf den Flansch übertragen werden.

Claims

Radlagerbaugruppe für ein Rad (8) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine an einem nicht drehenden Teil (12) der Radlagerbaugruppe angebrachte Messvorichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Nabe (1) des Rads (8) ein radialer Flansch (7) zur Befestigung des Rads (8) integral ausgebildet oder daran befestigt ist, wobei der Flansch (7) eine im Wesentlichen radiale, an dem Flansch (7) gesicherte oder damit integrale Oberfläche (13) aufweist, wobei die Messvorichtung (14) betriebsmäßig zu der im Wesentlichen radialen Oberfläche (13) weist, um in Echtzeit Veränderungen der axialen Position der Oberfläche (13) aufgrund einer elastischen Verformung des Flansches (7) zu erfassen, die durch Kräfte hervorgerufen werden, die von dem Rad (8) auf den Flansch (7) übertragen werden.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorichtung (14) eine optische Vorrichtung ist und die Oberfläche (13) eine optisch reflektierende Oberfläche ist.
Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorichtung (14) enthält: ein Sendemittel zum Richten von Lichtstrahlen auf die reflektierende Oberfläche (13) und ein Empfängermittel zum Empfangen der Lichtstrahlen, die von der reflektierenden Oberfläche (13) zurück reflektiert werden.
Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorichtung (14) ein Sendemittel zum Senden eines Laserstrahls enthält.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorichtung (14) zur Ausführung der Messoperation in der Nähe der Umfangszone des Nabenflansches (7) angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (13) zur Innenseite des Fahrzeugs weist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (14) an einem sich nicht drehenden Ring (12) des Lagers fixiert ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (14) mit einem elektronischen Prozessor verbunden ist, der an Bord des Fahrzeugs angebracht ist, um auf der Basis der von der Messvorrichtung (14) empfangenen Verformungssignale abnutzbare Elemente der Bremsanlage zu steuern, um deren Position an die Position eines Bremsrotors (5) anzupassen, der mit dem Flansch (7) der Nabe (1) starr verbunden ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (14) mit einem elektronischen Prozessor verbunden ist, der an Bord des Fahrzeugs angebracht ist, um auf der Basis der von der Messvorrichtung (14) empfangenen Verformungssignale einen Zustand zu erkennen, der einen bevorstehenden Haftungsverlust mit der Straße anzeigt.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (14) einen induktiven Positionssensor enthält und dass die im Wesentlichen radiale Oberfläche (13) aus metallischem Material besteht.