WO2015010693A1 - Angetriebene radlagereinheit mit integrierter drehmomentmessung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a wheel bearing unit for supporting a drivable wheel on a wheel carrier of a vehicle.
  • This wheel bearing unit comprises a central hub forming a wheel hub, which is rotatably supported via a wheel bearing designed as a rolling bearing.
  • the wheel hub encloses a hub flange connected to the vehicle wheel and is meshed with the hub flange via an end toothing in a form-fitting manner with a drive element, wherein the wheel hub and the drive element are secured in a force-locking manner by means of a screw connection.
  • the wheel bearing unit comprises a sensor for measuring a torque.
  • the invention relates to an arrangement for detecting and regulating drive torques for driven vehicle wheels.
  • Motor vehicles in which in particular all four wheels are driven, are increasingly equipped with a control for driving torque distribution, whereby improved vehicle lateral dynamics while increasing driving safety is achieved.
  • suitable measuring devices are required in order to be able to determine the respective driving situation.
  • a drivable wheel bearing unit with a rotary joint is known.
  • To transmit a drive torque engages a pin of the drive shaft via an external toothing in an internal toothing of the wheel hub.
  • the wheel hub In the area of the engaging pin, the wheel hub is rotatably mounted on the wheel carrier via a double-row roller bearing.
  • the drive torque is transmitted from the rotary joint of the drive shaft via a spur gear toothing to the wheel hub.
  • DE 10 2008 050 236 A1 relates to a bottom bracket for a bicycle, which includes sensors for detecting torques of the individual cranks.
  • To a chainring is magnetized in sections. Due to a magnetostrictive effect, the magnetization changes as soon as mechanical stresses caused by a torque occur in the bottom bracket shaft. The changed magnetic field is detected by sensors.
  • DE 10 2006 031 456 A1 discloses a wheel bearing arrangement for mounting a drivable wheel on a wheel carrier of a vehicle.
  • An inner bearing ring of the wheel bearing is rotatably connected to a wheel hub, which is coupled to a drive shaft.
  • An axial section of the inner bearing ring has an inverse magnetostrictive effect.
  • a sensor can detect changes in the magnetic properties in the axial section which occur when a torque is applied.
  • the object of the present invention is to provide a wheel bearing unit for a driven vehicle wheel, which includes a protected arranged and space-and cost-optimized torque measurement.
  • the centric cavity of the wheel hub is determined to determine the torque introduced into the wheel bearing unit.
  • the measure according to the invention can in particular be combined with a wheel hub which is connected via a spur toothing to the drive joint. Due to the toothing, a significantly enlarged cavity of the wheel hub arises in comparison to a radial toothing.
  • the inventively integrated in the wheel hub torque detection ensures a protected mounting position and consequently a high degree of installation freedom.
  • the centric Cavity of the wheel hub at least partially on an inner wall of the cavity an inverse magnetostrictive effect, which is useful for determining the torque.
  • the torque introduced into the wheel hub can be determined on the inner wall, which thus exercises the function of a sensor.
  • the torque introduced into the wheel hub causes a torsion, in particular in the cylindrical section of the wheel hub.
  • the resulting mechanical stresses cause magnetic properties (relative permeability or magnetic field lines of an optional bias) to change in magnitude and / or direction due to the inverse magnetostrictive effect.
  • the changed magnetic properties are a measure of the torque.
  • the torque or torsional moment acting on the wheel bearing unit or the wheel hub and at the same time the torque actually acting on the vehicle wheel can be determined continuously.
  • the inverse magnetostrictive effect is a magnetic deformation phenomenon in which a deformation occurs on a surface or an inner wall when a torque acts on a rotatable shaft or a housing. Due to the inverse magnetostriction, a change of magnetic properties, in particular of the magnetic permeability, which can be used to determine the torque arises as a result of a mechanical load.
  • the inner wall in the cavity of the wheel hub is already part of the sensor, so that no further component is required.
  • a magnetic pre-conditioning can be provided according to the invention for the inner wall or for at least a partial area. Furthermore, as a measure to improve the inverse magnetostrictive effect, according to the invention, to coat the inner wall of the wheel hub. For this purpose, the inner wall is at least partially coated with a suitable mass.
  • a further embodiment of the invention further provides for the determination of the inverse magnetostrictive effect the use of a designed as a coil or semiconductor sensor sensor. This sensor, which is integrated within the cavity of the wheel hub, detects the changing magnetic properties that occur when the wheel hub is subjected to a torque load.
  • the torsion-sensitive sensors For detecting and implementing changed magnetic properties, which are determined by means of the torsion-sensitive sensors, they are in contact with an evaluation electronics, which together form a measuring device.
  • an evaluation electronics Preferably, a wireless signal and energy transmission between the sensors and the evaluation is provided.
  • a temperature and / or a rotational speed sensor can be introduced.
  • the further sensors can be used to detect or control the behavior of the vehicle in a complex manner or to trigger a warning in the event of an irregularity.
  • the supplementary sensors can be combined to form a structural unit.
  • the invention of claim 7 further includes an arrangement for detecting and controlling drive torques of the drivable vehicle wheels.
  • a detection of the driving torques takes place in each drivable vehicle wheel by a sensor formed by the inner wall of the wheel hub by using an inverse magnetostrictive effect. Measured values of the sensor are fed to an evaluation electronics, via which immediate or indirectly in conjunction with a central control unit of the vehicle, a regulation of the driving torque of the vehicle wheels takes place.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an inventive
  • Wheel bearing unit in a side view.
  • Fig. 1 shows a partially sectioned side view of a wheel bearing unit 1, which is intended for the storage of a drivable vehicle wheel (not shown).
  • the wheel bearing unit 1 comprises a wheel hub 2, on which a wheel bearing 3 is positioned, via which the wheel hub 2 is rotatably mounted in a stationary wheel carrier 4 of the vehicle.
  • the trained as a double row bearing wheel bearing 3 comprises separate inner bearing rings, wherein a first bearing ring 5a is formed by a projection on the hub 2.
  • the second inner bearing ring 5b forms a separate, fixed to the wheel hub 2 ring element.
  • the rolling elements 6 are guided in a common bearing ring 7 which is surrounded on the outside by an annular flange 4, which is connected to a wheel carrier (not shown).
  • the drive joint 8 is part of a drive shaft (not shown), from which starting a drive torque is transmitted to the wheel bearing unit 1.
  • a provided between the hub 2 and the drive joint 8 positive spur toothing 9, these components are toothed.
  • the spur gearing 9 ensures a permanent connection and thus a secure torque transmission while allowing a fast Assembly and disassembly of the wheel hub 2 and the drive joint 8.
  • a centering of the assembled by means of the spur gear teeth 9 components takes place by a limited axially projecting lug 10 which engages positively in a cavity 1 1 of the wheel hub 2.
  • the Verschraubungskopf 13 is supported on the front side of the wheel hub 2 and is bolted to each other with a threaded shaft 14 in a threaded bore 15 of the drive joint 8.
  • the hub 2 is integrally connected to a hub flange 21 to which the vehicle wheel (not shown) is releasably secured by screw.
  • one or more sensors are arranged. At least in the region of the sensor or sensors 18, the inner wall 17 of the cavity 11 and / or a special coating has a pronounced inverse magnetostrictive effect. This effect is used in the operating state of the vehicle, when the torque application of the wheel hub 2 causes a torsion of the inner wall 17, whereby the magnetic properties change. The changed magnetic properties or the changed magnetic field is measured with the inner wall 17 associated sensor (s) 18. Via a wireless connection (shown as a dot-dashed line), the sensor 18 for energy and signal transmission is connected to an evaluation electronics 19 arranged externally of the wheel bearing unit 1, which together form a measuring device 20. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit (1) zur Lagerung eines antreibbaren Fahrzeugrades. Diese umfasst eine einen Hohlraum (11) bildende Radnabe (2), die über ein als Wälzlager ausgebildetes Radlager (3) drehbar gelagert ist, wobei das Radlager (3) in einem Radträger eingesetzt ist. Weiterhin ist die Radnabe (2) über einen Nabenflansch (21) mit dem Fahrzeugrad und gegenseitig zu dem Nabenflansch (21) über eine Stirnverzahnung (9) formschlüssig mit einem Antriebsgelenk (8) verbunden. Eine Messung eines Drehmoments oder einer Torsion erfolgt über einen Sensor (18) einer Innenwandung (17) des Hohlraums (11) der Radnabe (2).

Description

Angetriebene Radlagereinheit mit integrierter Drehmomentmessung
Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit zur Lagerung eines antreibbaren Rades an einem Radträger eines Fahrzeuges. Diese Radlagereinheit umfasst eine einen zentrischen Hohlraum bildende Radnabe, die über ein als Wälzlager ausgebildetes Radlager drehbar gelagert ist. Die Radnabe schließt einen mit dem Fahrzeugrad verbundenen Nabenflansch ein und ist gegenseitig zu dem Nabenflansch über eine Stirnverzahnung formschlüssig mit einem An- triebselement verzahnt, wobei die Radnabe und das Antriebselement mittels einer Verschraubung kraftschlüssig gesichert sind. Weiterhin umfasst die Radlagereinheit einen Sensor zur Messung eines Drehmomentes. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Erfassung und Regelung von Antriebsdrehmomenten für angetriebene Fahrzeugräder.
Kraftfahrzeuge, bei denen insbesondere alle vier Räder angetrieben werden, werden zunehmend mit einer Regelung zur Antriebsmomentenverteilung ausgestattet, wodurch eine verbesserte Fahrzeugquerdynamik bei gleichzeitiger Erhöhung der Fahrsicherheit erzielt wird. Für die Regelung der Antriebsmo- mentenverteilung bedarf es geeigneter Messeinrichtungen, um die jeweilige Fahrsituation bestimmen zu können.
Aus der DE 103 38 172 B3 ist eine antreibbare Radlagereinheit mit einem Drehgelenk bekannt. Zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes greift ein Zapfen der Antriebswelle über eine Außenverzahnung in eine Innenverzahnung der Radnabe ein. Im Bereich des eingreifenden Zapfens ist die Radnabe über ein zweireihiges Wälzlager an dem Radträger drehbar gelagert. Bei der bekannten Radlagereinheit DE 36 04 630 C2 erfolgt die Übertragung des Antriebsdrehmomentes vom Drehgelenk der Antriebswelle über eine Stirnverzah- nung auf die Radnabe.
Die DE 10 2008 050 236 A1 betrifft ein Tretlager für ein Fahrrad, das Sensoren zur Erfassung von Drehmomenten der einzelnen Tretkurbeln einschließt. Dazu ist ein Kettenblatt abschnittsweise magnetisiert. Aufgrund eines magnetostrikti- ven Effektes verändert sich die Magnetisierung, sobald durch ein Drehmoment hervorgerufene mechanische Spannungen in der Tretlagerwelle auftreten. Das veränderte Magnetfeld wird von Sensoren erfasst.
Die DE 10 2006 031 456 A1 offenbart eine Radlageranordnung zur Lagerung eines antreibbaren Rades an einem Radträger eines Fahrzeuges. Ein innerer Lagerring des Radlagers ist dabei drehfest mit einer Radnabe verbunden, die an eine Antriebswelle gekoppelt ist. Ein axialer Abschnitt des inneren Lager- rings weist einen inversen magnetostriktiven Effekt auf. Über einen Sensor können Änderungen der magnetischen Eigenschaften in dem axialen Abschnitt erfasst werden, die sich bei einer Drehmomentbeaufschlagung einstellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Radlagereinheit für ein angetriebenes Fahrzeugrad bereitzustellen, die eine geschützt angeordnete sowie bauraum- und kostenoptimierte Drehmomentmessung einschließt.
Diese Problemstellung wird durch eine Radlagereinheit mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Gemäß dem Anspruch 1 ist zur Ermittlung des in die Radlagereinheit eingeleiteten Drehmomentes der zentrische Hohlraum der Radnabe bestimmt. Die Messung eines Drehmomentes oder einer Torsion erfolgt über einen Sensor der Innenwandung in dem Hohlraum der Radnabe. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist insbesondere mit einer Radnabe kombinierbar, die über eine Stirnverzahnung mit dem Antriebsgelenk verbunden ist. Durch die Verzahnung stellt sich ein deutlich vergrößerter Hohlraum der Radnabe im Vergleich zu einer Radialverzahnung ein. Vorteilhaft gewährleistet die erfindungsgemäß in der Radnabe integrierte Drehmomenterfassung eine geschützte Einbaulage und folglich ein hohes Maß an Installationsfreiheit.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der zentrische Hohlraum der Radnabe zumindest bereichsweise an einer Innenwandung des Hohlraums einen inversen magnetostriktiven Effekt auf, der zur Bestimmung des Drehmomentes nutzbar ist. Mit diesem durch eine optionale Magnetisierung oder magnetisierbare Vorkonditionierung optimierbaren Effekt kann das in die Radnabe eingeleitete Drehmoment an der Innenwandung ermittelt werden, die somit die Funktion eines Sensors ausübt. Im Antriebszustand verursacht das in die Radnabe eingeleitete Drehmoment eine Torsion, insbesondere in dem zylindrischen Abschnitt der Radnabe. Die sich dabei einstellenden mechanischen Spannungen bewirken, dass sich magnetische Eigenschaften (rela- tive Permeablitat bzw. Magnetfeldlinien einer optionalen Vormagnetisierung) aufgrund des inversen magnetostriktiven Effektes in Betrag und/oder Richtung verändern. Die geänderten magnetischen Eigenschaften sind ein Maß für das Drehmoment. Somit kann laufend das die Radlagereinheit bzw. die Radnabe beaufschlagende Drehmoment bzw. Torsionsmoment und gleichzeitig das tat- sächlich auf das Fahrzeugrad wirkende Drehmoment bestimmt werden.
Der inverse magnetostriktive Effekt ist eine magnetische Deformationserscheinung, bei der eine Deformation an einer Oberfläche bzw. einer Innenwandung auftritt, wenn ein Drehmoment auf eine drehbare Welle oder ein Gehäuse wirkt. Durch die inverse Magnetostriktion stellt sich infolge einer mechanischen Belastung eine Änderung von magnetischen Eigenschaften, insbesondere der magnetischen Permeablität ein, die nutzbar ist, um das Drehmoment zu bestimmen. Vorteilhaft ist die Innenwandung im Hohlraum der Radnabe bereits Teil des Sensors, so dass kein weiteres Bauteil erforderlich ist.
Um die Messung des Drehmoments zu optimieren, kann gemäß der Erfindung für die Innenwandung bzw. für wenigstens einen Teilbereich eine magnetische Vor-Konditionierung vorgesehen werden. Weiterhin bietet sich als Maßnahme, um den inversen magnetostriktiven Effekt zu verbessern, erfindungsgemäß an, die Innenwandung der Radnabe zu beschichten. Dazu wird die Innenwandung zumindest bereichsweise mit einer geeigneten Masse beschichtet.
Im Vergleich zu bisherigen Messprinzipien zur Ermittlung des mechanischen Spannungszustandes (beispielsweise Dehnungsmessstreifen) ist keine herstellungstechnisch aufwändige Applikation dieser dehnungsempfindlichen Sensoren in dem Innen- oder Hohlraum der Radnabe erforderlich. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner zur Ermittlung des inver- sen magnetostriktiven Effekts die Verwendung eines als Spule oder Halbleitersensor ausgebildeten Sensors vor. Dieser innerhalb des Hohlraums der Radnabe integrierte Sensor erfasst die sich verändernden magnetischen Eigenschaften, die sich bei einer Drehmomentbeaufschlagung der Radnabe einstellen.
Zur Erfassung und Umsetzung von veränderten magnetischen Eigenschaften, die mittels der torsionsempfindlichen Sensorik ermittelt werden, stehen diese mit einer Auswerteelektronik in Kontakt, die gemeinsam eine Messeinrichtung bilden. Bevorzugt ist eine drahtlose Signal- und Energieübertragung zwischen den Sensoren und der Auswerteelektronik vorgesehen. Durch diese Maßnahme können vereinfachte, kostengünstige Übertragungsmittel realisiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in dem zentrischen Hohlraum der Radnabe zusätzlich weitere Sensoren anzuordnen. Ergänzend zu dem von der Innenwandung gebildeten Drehmoment- oder Torsionssensor kann beispielsweise ein Temperatur- und/oder ein Drehzahlsensor eingebracht werden. Durch die weiteren Sensoren kann das Verhalten des Fahrzeugs komplex erfasst oder gesteuert werden oder eine Warnung bei einer Unregelmäßigkeit ausgelöst werden. Zur Bauraum- und zur Bauteiloptimierung können die ergänzend eingebrachten Sensoren zu einer Baueinheit zusammengefasst werden.
Die Erfindung nach Anspruch 7 schließt außerdem eine Anordnung zur Erfassung und Regelung von Antriebsdrehmomenten der antreibbaren Fahrzeugrä- der ein. Eine Erfassung der Antriebsdrehmomente erfolgt in jedem antreibbaren Fahrzeugrad durch einen von der Innenwandung der Radnabe gebildeten Sensor durch Verwendung eines inversen magnetostriktiven Effekts. Messwerte des Sensors werden einer Auswerteelektronik zugeführt, über die unmittelbar oder mittelbar in Verbindung mit einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeugs eine Regelung der Antriebsdrehmomente der Fahrzeugräder erfolgt. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es nunmehr möglich, das tatsächlich auf das Rad wirkende Drehmoment zu bestimmen. Damit kann vorteilhaft eine op- timierte Momentenverteilung in Abhängigkeit von den tatsächlich auftretenden Drehmomenten der einzelnen Räder erfolgen.
Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Radlagereinheit in einer Seitenansicht.
Die Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht einer Radlagereinheit 1 , die zur Lagerung eines antreibbaren Fahrzeugrades (nicht gezeigt) bestimmt ist. Die Radlagereinheit 1 umfasst eine Radnabe 2, auf der ein Radlager 3 positioniert ist, über das die Radnabe 2 in einem ortsfesten Radträger 4 des Fahrzeugs drehbar gelagert ist. Das als zweireihiges Wälzlager ausgebildete Radlager 3 umfasst getrennte innere Lagerringe, wobei ein erster Lagerring 5a durch einen Ansatz an der Radnabe 2 gebildet ist. Den zweiten inneren Lagerring 5b bildet ein separates, auf der Radnabe 2 fixiertes Ringelement. Außenseitig sind die Wälzkörper 6 in einem gemeinsamen Lagerring 7 geführt, der außenseitig von einem Ringflansch 4 umschlossen ist, der mit einem Radträger (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein Antrieb der Radlagereinheit 1 erfolgt über ein auch als Drehgelenk bezeichnetes Antriebsgelenk 8, das drehstarr mit der Radnabe 2 verbunden ist. Das Antriebsgelenk 8 ist Bestandteil einer Antriebswelle (nicht gezeigt), von der ausgehend ein Antriebsdrehmoment auf die Radlagereinheit 1 übertragen wird. Über eine zwischen der Radnabe 2 und dem Antriebsgelenk 8 vorgesehene formschlüssige Stirnverzahnung 9 sind diese Bauteile verzahnt. Die Stirnverzahnung 9 gewährleistet eine dauerfeste Verbindung und damit eine sichere Drehmomentübertragung und erlaubt gleichzeitig eine schnelle Montage und Demontage von der Radnabe 2 und dem Antriebsgelenk 8. Eine Zentrierung der mittels der Stirnverzahnung 9 zusammengefügten Bauteile erfolgt durch einen begrenzt axial vorstehenden Ansatz 10, der formschlüssig in einen Hohlraum 1 1 der Radnabe 2 eingreift. Zur kraftschlüssigen Sicherung ist eine Verschraubung 12 vorgesehen, deren Verschraubungskopf 13 stirnseitig an der Radnabe 2 abgestützt ist und die gegenseitig mit einem Gewindeschaft 14 in eine Gewindebohrung 15 des Antriebsgelenks 8 verschraubt ist. Auf der von dem Antriebsgelenk 8 abgewandten Seite des Radlagers 3 ist die Radnabe 2 einstückig mit einem Nabenflansch 21 verbunden, an dem das Fahrzeugrad (nicht gezeigt) über Schraubverbindungen lösbar befestigt ist.
In dem zentrischen Hohlraum 1 1 der Radnabe 2 sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet. Zumindest im Bereich des oder der Sensoren 18 weist die Innenwandung 17 des Hohlraums 1 1 und oder eine spezielle Beschichtung einen ausgeprägten inversen magnetostriktiven Effekt auf. Dieser Effekt wird im Betriebszustand des Fahrzeugs genutzt, wenn die Drehmomentbeaufschlagung der Radnabe 2 eine Torsion der Innenwandung 17 verursacht, wodurch sich die magnetischen Eigenschaften verändern. Die veränderten magnetischen Eigenschaften bzw. das veränderte magnetische Feld wird mit dem der Innenwandung 17 zugeordneten Sensor(en) 18 gemessen. Über eine drahtlose Verbindung (gezeigt als strichpunktierte Linie) ist der Sensor 18 zur Energie- und Signalübertragung mit einer extern von der Radlagereinheit 1 angeordneten Auswerteelektronik 19 verbunden, die gemeinsam eine Messeinrichtung 20 bilden. Bezugszeichenliste
1 Radlagereinheit
2 Radnabe
3 Radlager
4 Ringflansch
5a Lagerring
5b Lagerring
6 Wälzkörper
7 Lagerring
8 Antriebsgelenk
9 Stirnverzahnung
10 Ansatz
1 1 Hohlraum
12 Verschraubung
13 Verschraubungskopf
14 Gewindeschaft
15 Gewindebohrung
17 Innenwandung
18 Sensor
19 Auswertelektronik
20 Messeinrichtung
21 Nabenflansch

Claims

Patentansprüche
Radlagereinheit (1 ) zur Lagerung eines antreibbaren Fahrzeugrades, umfassend eine einen Hohlraum (1 1 ) bildende Radnabe (2), die über ein als Wälzlager ausgebildetes Radlager (3) drehbar gelagert ist, das in einem Radträger abgestützt ist, weiterhin ist die Radnabe (2) über einen Nabenflansch (21 ) mit dem Fahrzeugrad und gegenseitig zu dem Nabenflansch (21 ) ist die Radnabe (2) über eine Stirnverzahnung (9) formschlüssig mit einem Antriebselement (8) verzahnt und mittels einer Ver- schraubung (12) kraftschlüssig gesichert, zur Messung eines Drehmoments weist die Radlagereinheit (1 ) eine zumindest einen Sensor (18) einschließende Sensorik auf, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Sensor (18) einer Innenwandung (17) des Hohlraums (1 1 ) der Radnabe (2) eine Drehmomentermittlung erfolgt.
Radlagereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment durch Verwendung eines inversen magnetostriktiven Effekts an der Innenwandung (17) ermittelt wird.
Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des inversen magnetostriktiven Effekts innerhalb der Radnabe (2) wenigstens ein als Spule oder Halbleitersensor ausgebildeter Sensor (18) vorgesehen ist, der die veränderten magnetischen Eigenschaften erfasst.
Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zur Erfassung der veränderten magnetischen Eigenschaften eingesetzten Sensoren (18) mit einer Auswerteelektronik (19) in Verbindung stehen, die gemeinsam eine Messeinrichtung (20) bilden.
Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtlose Signal- und Energieübertragung zwischen den Sensoren (18) und der Auswerteelektronik (19) vorgesehen ist.
Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) zusätzlich einen Temperatur- und/oder einen Drehzahlsensor einschließt.
Radlagereinheit zur Erfassung und Regelung von Antriebsdrehmomenten an antreibbaren Fahrzeugrädern, umfassend:
-Mittel zur Messung der Antriebsdrehmomente an jedem antreibbaren Fahrzeugrad über einen inversen magnetostriktiven Effekt an der Innenwandung (17) innerhalb der Radnabe (2);
-eine Auswerteelektronik (19), die alle Messwerte des inversen magnetostriktiven Effekts erfasst;
-Mittel zur Regelung der Antriebsdrehmomente.
PCT/DE2014/200217 2013-07-25 2014-05-14 Angetriebene radlagereinheit mit integrierter drehmomentmessung Ceased WO2015010693A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105466679A (zh) * 2015-12-29 2016-04-06 中北大学 功能与测试一体化主动轮
EP3684632A4 (de) * 2017-09-22 2021-07-21 Consolidated Metco, Inc. Radnabe
US11476709B2 (en) 2018-11-21 2022-10-18 Consolidated Metco, Inc. Wheel end apparatus with electric generator
US11915530B2 (en) 2019-10-09 2024-02-27 Consolidated Metco, Inc. Wheel end monitoring apparatus, fastener, and method

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015209315A1 (de) 2015-05-21 2016-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radlagereinheit und Herstellungsverfahren für eine Radlagereinheit
DE102015209307A1 (de) 2015-05-21 2016-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radlagereinheit und Herstellungsverfahren für eine Radlagereinheit
DE102015213260A1 (de) * 2015-07-15 2017-01-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung mit integrierter Drehmomentmessung für ein Fahrzeug
AU2019314415A1 (en) 2018-07-31 2021-02-18 Pressure Systems International, Llc Digital wheel end assembly temperature monitoring system
DE102018213672A1 (de) * 2018-08-14 2020-02-20 Thyssenkrupp Ag Anschlusskonstruktion für eine Wälzlageranordnung
US10647154B1 (en) * 2018-11-28 2020-05-12 ICSN, Inc. Wheel end temperature sensor and temperature monitoring system for hub bearing including the same
DE102021120462A1 (de) 2021-08-06 2023-02-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Drehmomentmessung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3604630C2 (de) 1986-02-14 1989-03-30 Loehr & Bromkamp Gmbh, 6050 Offenbach, De
DE10338172B3 (de) 2003-08-20 2005-06-23 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Radnaben-Drehgelenk-Anordnung
EP1666860A1 (de) * 2003-08-29 2006-06-07 Jtekt Corporation Hub-einheit mit sensor
DE102006031456A1 (de) 2006-07-07 2008-01-10 Schaeffler Kg Lagerungsanordnung mit integrierter Drehmomentmessung und Vorrichtung zur Regelung einer Momentenverteilung
DE102008050236A1 (de) 2008-10-02 2010-04-08 Schaeffler Kg Tretlager
DE102012016898A1 (de) * 2011-08-29 2013-02-28 Shimano Inc. Fahrradhecknabe

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60329773D1 (de) * 2002-05-17 2009-12-03 Jtekt Corp Walzelementlagereinheit mit sensor und nabeneinheit mit sensor
EP1518769B1 (de) * 2002-07-02 2010-04-28 JTEKT Corporation Fahrzeugsteuerungssystem
WO2004076873A1 (ja) * 2003-02-07 2004-09-10 Koyo Seiko Co., Ltd. センサ付き転がり軸受ユニット
WO2004099747A1 (ja) * 2003-05-06 2004-11-18 Ntn Corporation センサ内蔵車輪用軸受
US7688216B2 (en) 2003-08-29 2010-03-30 Ntn Corporation Wireless sensor system and wheel support bearing assembly utilizing the same
DE102004001448A1 (de) 2004-01-08 2005-09-08 Böhm, Manfred, Dr. Nicht-mechanischer inertialer Coriolis-basierter digitaler, Drehratensensor
JP2006266278A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Ntn Corp センサ付車輪用軸受
JP2013047078A (ja) 2011-08-29 2013-03-07 Shimano Inc 自転車用リアハブ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3604630C2 (de) 1986-02-14 1989-03-30 Loehr & Bromkamp Gmbh, 6050 Offenbach, De
DE10338172B3 (de) 2003-08-20 2005-06-23 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Radnaben-Drehgelenk-Anordnung
EP1666860A1 (de) * 2003-08-29 2006-06-07 Jtekt Corporation Hub-einheit mit sensor
DE102006031456A1 (de) 2006-07-07 2008-01-10 Schaeffler Kg Lagerungsanordnung mit integrierter Drehmomentmessung und Vorrichtung zur Regelung einer Momentenverteilung
DE102008050236A1 (de) 2008-10-02 2010-04-08 Schaeffler Kg Tretlager
DE102012016898A1 (de) * 2011-08-29 2013-02-28 Shimano Inc. Fahrradhecknabe

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105466679A (zh) * 2015-12-29 2016-04-06 中北大学 功能与测试一体化主动轮
CN105466679B (zh) * 2015-12-29 2017-12-19 中北大学 功能与测试一体化主动轮
EP3684632A4 (de) * 2017-09-22 2021-07-21 Consolidated Metco, Inc. Radnabe
US11560015B2 (en) 2017-09-22 2023-01-24 Consolidated Metco, Inc. Wheel hub
US11932050B2 (en) 2017-09-22 2024-03-19 Consolidated Metco, Inc. Wheel hub
AU2022201234B2 (en) * 2017-09-22 2024-05-30 Consolidated Metco, Inc. Wheel hub
US12208643B2 (en) 2017-09-22 2025-01-28 Consolidated Metco, Inc. Wheel hub
US11476709B2 (en) 2018-11-21 2022-10-18 Consolidated Metco, Inc. Wheel end apparatus with electric generator
US11915530B2 (en) 2019-10-09 2024-02-27 Consolidated Metco, Inc. Wheel end monitoring apparatus, fastener, and method

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DE102013214580B4 (de) 2017-02-23

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