WO2024056485A1 - System zur zustandsüberwachung und achssystem - Google Patents

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WO2024056485A1
WO2024056485A1 PCT/EP2023/074444 EP2023074444W WO2024056485A1 WO 2024056485 A1 WO2024056485 A1 WO 2024056485A1 EP 2023074444 W EP2023074444 W EP 2023074444W WO 2024056485 A1 WO2024056485 A1 WO 2024056485A1
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measuring unit
axle
designed
unit
voltage
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PCT/EP2023/074444
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English (en)
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Inventor
Tobias Zeis
Original Assignee
Saf-Holland Gmbh
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Publication date
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    • B60C23/003—Devices for manually or automatically controlling or distributing tyre pressure whilst the vehicle is moving comprising rotational joints between vehicle-mounted pressure sources and the tyres
    • B60C23/00309—Devices for manually or automatically controlling or distributing tyre pressure whilst the vehicle is moving comprising rotational joints between vehicle-mounted pressure sources and the tyres characterised by the location of the components, e.g. valves, sealings, conduits or sensors
    • B60C23/00336—Devices for manually or automatically controlling or distributing tyre pressure whilst the vehicle is moving comprising rotational joints between vehicle-mounted pressure sources and the tyres characterised by the location of the components, e.g. valves, sealings, conduits or sensors on the axles
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60B35/02—Dead axles, i.e. not transmitting torque
    • B60B35/08—Dead axles, i.e. not transmitting torque of closed hollow section

Definitions

  • the present invention relates to a system for condition monitoring in an axle system and an axle system for use in a commercial vehicle.
  • Measuring systems are already known from the prior art with which the status data, in particular temperature and vibrations, in axle systems, in particular axle systems of commercial vehicles, can be monitored.
  • the aim of these systems is to use the measured status data to obtain information about wear or other functionally relevant characteristics of an axle system, in particular the parts of the axle system that move in relation to one another, and, if necessary, to be able to issue warnings that inform the driver of the commercial vehicle and other people who have insight into it that have telemetry data and/or warning conditions, inform that a critical condition has been reached.
  • the condition monitoring systems known from the prior art can only be integrated into the axis system with great effort.
  • condition monitoring systems known from the prior art have also proven themselves to be prone to failure, since the known condition monitoring systems tend to fail, particularly in the event of severe physical impairment, which can, for example, trigger a cable break.
  • the object of the present invention is therefore to provide a particularly easy to integrate and particularly fail-safe condition monitoring system and an axis system equipped with such a condition monitoring system.
  • an axle system in particular for use in a commercial vehicle, which has an axle end with a receiving area designed as a recess, wherein in the receiving area a measuring unit is arranged essentially stationary to the axle end and can be fixed or fixed, the measuring unit having an evaluation unit to which a plurality of sensors is connected, with at least one of the sensors being fixed at a distance from the evaluation unit on or in the axis end and designed to measure local status information of the axis end and transmit it to the evaluation unit, the evaluation unit being designed to measure the local status values process and calculate information about the condition of the axle end, the measuring unit having a transmission module which is designed to transmit the information about the condition of the axle end to a central unit of the commercial vehicle via wireless data transmission.
  • elastic mounting for example by rubber elements, is preferably considered to be a substantially stationary fixation of the measuring unit in the receiving area.
  • the measuring unit should be fixed at the end of the axis, but at the same time shocks and vibrations should be able to be compensated for by slight, elastically resilient relative movements between the end of the axis and the measuring unit.
  • the measuring unit is advantageously an integrally designed system with a housing in which an evaluation unit and a transmission module are arranged, the housing protectively surrounding the two units and ensuring that the measuring unit is fixed in the receiving area of the axis end.
  • a large number of sensors are connected to the evaluation unit of the measuring unit, the sensors themselves being arranged at a distance from the measuring unit at or in the end of the axis and being fixed there.
  • the sensors can be connected to the evaluation unit via wired or wireless signal transmission means.
  • the sensors are preferably distributed and spaced apart from one another at the end of the axis and connected to the evaluation unit arranged centrally in the recording area. This allows various areas of the axle end to be monitored, for example contact areas of rolling bearings or connection areas of brake systems.
  • a wired connection of the sensors is advantageous, since for this purpose the evaluation unit is also arranged within the axis end and thus particularly close to the measuring points to be monitored in the axis end.
  • Preferred mounting positions for the sensors in the axle end are, for example, at the level of the rolling bearings, whereby the temperature in this area and thus conclusions about the state of wear or possible malfunctions of the bearings can be determined.
  • the evaluation unit can preferably also have one or more sensors which are arranged directly on it, for example in order to monitor vibrations or temperatures of the measuring unit itself.
  • at least one wear sensor can be provided, which directly measures wear in the area of certain functional surfaces of the axle end or adjacent components.
  • the sensors can include at least one strain gauge, which is fixed to the axle end in such a way that bends of the axle end can be detected. This allows conclusions to be drawn about the loading status of the axle and the commercial vehicle.
  • the axle end itself is advantageously an axle stub which is provided with a bore which serves as a receiving area for the measuring unit.
  • the hole in the axle stub is advantageously a front hole in which the measuring unit, at least the evaluation unit component of the measuring unit, is inserted and is advantageously fixed there elastically, for example by means of a Seeger or internal locking ring.
  • at least the evaluation unit of the measuring unit is arranged and fixed in this bore, with the remaining components, such as the transmission module, also being able to be arranged outside the bore.
  • a measuring unit for example in the rotating one Hub of the commercial vehicle to be arranged, the wireless transmission of the information from the measuring unit easily allowing such an arrangement in the rotating part of the wheel suspension.
  • a transmission module Connected to the evaluation unit is a transmission module, which is designed in particular for the wireless transmission of the information compiled by the evaluation unit to a central unit of the commercial vehicle.
  • a central unit of the commercial vehicle is advantageously a central telemetry unit which, in addition to the values transmitted by the measuring unit, also collects and processes other status values of the commercial vehicle and makes them available to the driver and other subsystems of the commercial vehicle.
  • the CAN bus system of the commercial vehicle could also function as a further possibility for a central unit, although such CAN bus systems are already known from the prior art.
  • the transmission module is therefore designed to send the information about the state of the axis end in a format or a corresponding transmission protocol adapted to the corresponding central unit.
  • the advantage of the wireless transmission of status information from the measuring unit to a central unit of the commercial vehicle is that the measuring unit can be arranged as close as possible to the sensors used, while no complex cabling is necessary to connect the measuring unit to the data processing systems arranged centrally on the commercial vehicle.
  • the operational reliability of condition monitoring can be increased, since only the short cabling is required between the measuring unit and the sensors, which can be arranged essentially within a component and therefore does not have to compensate for any relative movements between different components. This reduces the risk of cable breaks.
  • the measuring unit forms an assembly together with the sensors, with a large number of such assemblies being able to be arranged on the commercial vehicle and in particular on the trailer of a commercial vehicle without major assembly effort, which enables particularly extensive monitoring of the status data on the entire commercial vehicle.
  • the measuring unit has a voltage source which includes an energy storage and/or a voltage generator, where- in which the voltage source is preferably self-sufficient from the voltage supply of the commercial vehicle.
  • a battery is preferably used as an energy storage device, the capacity of which is designed such that it can be changed within the usual service intervals of a commercial vehicle, for example once a year, and enables continuous operation of the measuring unit over this period.
  • a particularly suitable voltage generator is a generator which generates an electrical voltage from the relative movements of various components of the axis system, which is used to operate the measuring unit.
  • the voltage generator advantageously comprises at least one coil, which is arranged essentially in a stationary manner relative to the axis end and in particular to the measuring unit, the axis system having a rotor which is rotatably mounted on the axis end about an axis of rotation, an exciter being provided which is driven by the rotor in Rotation is offset in order to generate an inductive voltage in the voltage generator, the exciter being formed in one piece on the rotor, or being positively or materially connected to the rotor, or being magnetically coupled to the rotor.
  • the embodiment described here relates in particular to the case in which the axle end is a stub axle around which the hub of a wheel suspension of a commercial vehicle is rotatably arranged.
  • the axle stub on which this hub is rotatably mounted is considered to be the part of the axle suspension that rotates relative to the hub.
  • the decisive criterion for the preferred embodiment of the invention is that the coil in which a voltage is generated is advantageously arranged in a stationary manner relative to the measuring unit, with the exciter of this voltage carrying out a relative movement relative to the coil.
  • the exciter has a large number of permanent magnets.
  • These permanent magnets are advantageously fixed to the rotor in a form-fitting and/or material-locking manner, ie to the component of the axle suspension that rotates relative to the measuring unit.
  • the permanent magnets can be fixed at least materially in the area of the hub, particularly preferably in the area of the cover, which covers the recess in the hub to reach the axle nut. This arrangement of permanent magnets on the rotating part of the wheel suspension of the commercial vehicle is possible with particularly little design intervention, which makes it possible to retrofit a measuring unit with an appropriate power supply even on older commercial vehicles.
  • the exciter can also have a large number of block-like projections and recesses, which generate a Hall voltage in a voltage generator arranged in the appropriate proximity.
  • a Hall voltage generator arranged in the appropriate proximity.
  • the exciter is preferably mounted in a stationary and rotatable manner on the axis end and/or on the voltage source, the exciter being able to be set in rotation by the rotor by means of mechanical or magnetic coupling.
  • the exciter is therefore designed as part of the measuring unit, with the exciter itself being fixed to the rest of the measuring unit in a rotatable manner and secured against transversal displacements.
  • This embodiment makes it possible to integrate a self-sufficient measuring unit with even less design intervention in the overall construction of a wheel suspension of the commercial vehicle. All that is required is a mechanical or magnetic drive of the exciter by the part of the axle suspension of the commercial vehicle that rotates relative to the measuring unit.
  • a positive power transmission such as achieved by a toothing
  • a drive element of the exciter can be present between a drive element of the exciter and, for example, the wheel hub of the axle suspension of the commercial vehicle.
  • a magnet or a plurality of magnets can be provided on the exciter, each of which interacts with local projections on the rotor of the axle suspension of the commercial vehicle, such that a rotation of the rotor causes a rotation of the exciter.
  • the voltage source preferably has a voltage generator which comprises an electronic linear generator, wherein the voltage generator is designed to generate an electrical voltage from essentially linear movements of an oscillatable spring-mass system .
  • a voltage generator based on linear movement can convert shocks and vibrations on the vehicle chassis into electrical voltage. This can allow a targeted power supply to the measuring unit, particularly if there are critical load conditions on the chassis on uneven ground, which are to be detected by the sensors of the condition monitoring system.
  • an essentially linear movement is considered to be a compression or rebound movement of a wheel suspension, which, when viewed more closely, describes an arc of a circle, since the end of the axle is usually arranged via a handlebar that is pivotally attached to the frame of the chassis about a pivot point.
  • a pressure monitoring system is provided on the axle system, the measuring unit having a recess through which a pressure line of the pressure monitoring system extends, the pressure line preferably being supported in the recess.
  • the measuring unit has a recess through which a pressure line of the pressure monitoring system can extend.
  • this pressure line is also supported in the recess of the measuring unit, which allows a particularly stable and compact design of an axle system with condition monitoring and additional pressure monitoring.
  • the Tire Pilot system is known as an example of tire pressure monitoring, which can therefore particularly preferably be combined with a measuring unit according to the present invention.
  • the receiving area is advantageously designed as a substantially cylindrical recess or recess or bore in a front area of the axle end, with the measuring unit being fixed directly or indirectly in the receiving area.
  • a direct fixing of the measuring unit in the receiving area is advantageously achieved by a slight clearance fit of the measuring unit in the receiving area, in which the measuring unit can only be inserted into the receiving area and clamped there and/or secured by, for example, a circlip.
  • the measuring unit can be screwed into the receiving area via an external thread formed on it.
  • An indirect fixing is considered to be the fixing via additional fastening means, such as screws, which transmit a force between the measuring unit and the receiving area to fix the measuring unit.
  • elastically deformable bearing elements can be provided between the cylindrical recess of the receiving area, which in turn support the outside of the measuring unit elastically relative to the recess of the receiving area.
  • an essentially cylindrical recess is defined as an inner surface which has a cylindrical internal geometry at least in the contact area with the measuring unit or with bearing elements arranged between them.
  • the measuring unit has an external thread, which can be brought into engagement with a corresponding internal thread in the receiving area in order to fix the measuring unit at the end of the axis.
  • This particularly simple way of fixing the measuring unit in the receiving area makes it possible to screw the measuring unit into the recess with an internal thread in the receiving area without any additional aids.
  • the measuring unit has an engagement area at its end opposite the thread, at which a corresponding torque can be transmitted to the housing of the measuring unit.
  • the thread and the engagement means for torque transmission are arranged on the housing of the measuring unit in such a way that the housing can be rotated to the evaluation unit. so that the evaluation unit is not rotated together with the housing when the measuring unit is screwed in and the cables to the sensors do not twist or tangle.
  • the measuring unit is held in the receiving area by means of elastic bearing elements, the bearing elements being designed to dampen vibrations. It is particularly advantageous to store the measuring unit in the receiving area, particularly preferably to clamp it, via a series of elastic and vibration-damping bearing elements. In addition to the storage through the bearing elements, a positive and/or non-positive connection can also be provided between the measuring unit and the axle end. Ring-shaped or, for example, block-shaped rubber elements are particularly preferably used as bearing elements, which are particularly preferably fixed in a materially bonded manner in the receiving area and/or on the measuring unit. Due to the vibration-damped mounting of the measuring unit, its service life, in particular the service life of the evaluation unit and the transmission module, can be increased.
  • a condition monitoring system which has a measuring unit with a voltage source, a large number of sensors being connected to the measuring unit, which are preferably designed as temperature sensors, the voltage source having a voltage generator which is designed to provide an inductively generated voltage , wherein the measuring unit has an evaluation unit which is designed to interpret the values measured by the sensors, wherein the measuring unit has a transmission module which is designed to send the determined status values wirelessly.
  • the features of the measuring unit, with the integrated voltage source and transmission unit correspond to the previously described features of a measuring unit built into an axis system. In addition to being used at the axle end of an axle system, this measuring unit can preferably also be used in other areas of a commercial vehicle.
  • the voltage generator of the measuring unit advantageously uses the relative movements or rotation of two component groups to one another in particular preferably to generate inductive voltage, which supplies the measuring unit and in particular the evaluation unit and the transmission module with sufficient electrical energy.
  • the transmission module is designed for wireless information transmission, particularly preferably via radio or optical signal transmission, such as laser pulses.
  • the measuring unit particularly preferably has a circular cross section.
  • the annular cross-section of the measuring unit makes it possible, on the one hand, to insert the measuring unit with its cylindrical outer geometry into the axle end of an axle system.
  • the cylindrical opening within the measuring unit enables a pressure monitoring system to be passed through the measuring unit and to be supported in it.
  • the service life of the axle system can be significantly increased by simultaneously enabling condition monitoring and tire pressure monitoring on the axle system.
  • the measured condition values, in combination with the tire pressure monitoring values can also provide more reliable conclusions about the actual wear or other problems on the axle system.
  • the combination of the two monitoring systems enables the best possible maintenance of preferred operating states on the axis system, which can significantly increase the service life of the axis system.
  • the measuring unit preferably has a plurality of bearing elements which are designed to be fixed in a receiving area of an axle end and/or which are designed to support a pressure monitoring system inside the measuring unit.
  • the bearing elements are therefore preferably provided on the outside of the measuring unit for support in the receiving area of an axle end.
  • the bearing elements which are advantageously elastic, are also arranged on the inside, preferably in the opening of the measuring unit for receiving a pressure line of a monitoring system. Both for storing the measuring unit and for elastically sprung support of the pressure monitoring system, the bearing elements make a significant contribution to increasing the service life and resilience of the condition monitoring system.
  • FIG. 2 - a further schematic sectional view of a second preferred embodiment
  • Fig. 4 - a schematic view of an overall system with several condition monitoring systems according to the invention.
  • a receiving area 3 is formed in an axle end 2, which is advantageously designed as an axle stub, in which a measuring unit 4 is arranged.
  • the measuring unit 4 has an evaluation unit 44, which is connected to a large number of sensors 42, in the presently preferred example 4 sensors 42. It goes without saying that a larger number of sensors 42 can also be connected to the evaluation unit.
  • the sensors are preferably arranged in the area of the bearings, which are placed on the axle stub and for the rotatable mounting of a hub. In this way, the temperature or other state variables in the area where the bearings come into contact with the end of the axle can be determined.
  • the measuring unit has a transmission module 46, which is designed for wireless signal transmission to a central unit (not shown) of the commercial vehicle.
  • the measuring unit preferably has a voltage source 5, which in the present example has an energy storage 52.
  • the energy storage 52 of the voltage source is advantageously particularly easy to reach from the outside, correspondingly from the left in the figure, in order to enable a particularly simple change of the energy storage device.
  • the present measuring unit therefore does not require a voltage generator, since the entire energy required to supply the evaluation unit 44 and the transmission module 46 can be taken from the energy storage 52.
  • the measuring unit 4 is preferably fixed to the material of the axle end 2 via fastening elements 48.
  • Such a fixing is defined in the context of the present invention as an indirect fastening of the measuring unit 4 to the axle end 2 via fastening elements 48.
  • An alternative or additional preferred direct fixing of the measuring unit 4 within the receiving area 3 can be produced, for example, via a thread or a cohesive connection, such as via an adhesive layer between the measuring unit 4 and the receiving area 3.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an axle system 1 according to the invention, in which the measuring unit 4 is essentially annular and has a recess 47 through which the pressure line 72 of a pressure monitoring system 7 can be guided.
  • the bearing elements 45 which are preferably arranged on the outside of the measuring unit 4
  • further bearing elements 45 can also be arranged in the recess 47 in order to hold and elastically support the pressure line 72 of the pressure monitoring system 7.
  • This simple combination of condition monitoring and tire pressure monitoring in an axle end 2 designed as a hollow axle stub enables an axle system that is particularly easy to manufacture and has a long service life.
  • Figure 3 shows a schematic view of a further preferred embodiment of an axle system 1 according to the invention.
  • the measuring unit 4 has a voltage source 5 with a voltage generator 54 and an energy storage device 52, which is also preferably provided.
  • the voltage source 5 could also have only one voltage generator 54, whereby a voltage supply to the evaluation unit 44 and the transmission module 46 would only be guaranteed during the actual use of the commercial vehicle, i.e. when the wheels are rotating.
  • This embodiment may be preferred to simplify the measuring unit and in particular its power supply.
  • the advantage of a combination of a voltage generator 54 with an energy storage 52 is that the energy storage 52 can be dimensioned relatively small, since it only has to temporarily store the energy generated by the voltage generator 54, for example in order to bridge downtimes of the commercial vehicle.
  • the axis system 1 preferably has a rotor 6, which, together with an exciter 62, is brought into rotation relative to the measuring unit 4.
  • the exciter 62 advantageously comprises a large number of permanent magnets, which interact with corresponding coils in the voltage generator 54 in order to generate an induction voltage there.
  • the exciter 62 is fixed in place on the measuring unit 4 and at the same time is rotatably mounted about an axis of rotation relative to the measuring unit 4.
  • the exciter 62 is set in rotation with the rotor 6 via a mechanical or magnetic coupling and, as described above, generates an induction voltage in the coils of the voltage generator 54.
  • Fig. 4 shows a schematic view of an entire system of a commercial vehicle with several condition monitoring systems 10, one of which is arranged in one axle end of each axle system 1.
  • the six condition monitoring systems 10 shown in this embodiment transmit their condition information wirelessly to the central unit 12.
  • a central unit in a commercial vehicle is referred to, for example, as a “trailer master” and is used the centralized information acquisition and processing of relevant telemetry and status data of a commercial vehicle, in particular a commercial vehicle trailer.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung Achssystem und ein Zustandsüberwachungssystem, insbesondere zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, aufweisend eine Achsende mit einem als Aussparung ausgebildeten Aufnahmebereich, wobei im Aufnahmebereich eine Messeinheit im Wesentlichen ortsfest zum Achsende angeordnet und festlegbar oder festgelegt ist, wobei die Messeinheit eine Auswerteeinheit aufweist, an welcher eine Vielzahl von Sensoren angeschlossen ist, wobei zumindest einer der Sensoren beabstandet von der Auswerteeinheit am oder im Achsende festgelegt und ausgelegt ist, lokale Zustandsinformationen des Achsendes zu messen und an die Auswerteeinheit zu übertragen, wobei die Auswerteeinheit dafür ausgelegt ist, die lokalen Zustandswerte zu verarbeiten und Informationen zum Zustand des Achsendes zu berechnen, wobei die Messeinheit ein Übertragungsmodul aufweist, welches dafür ausgelegt, ist die Informationen zum Zustand des Achsendes an eine Zentraleinheit des Nutzfahrzeugs per drahtloser Datenübertragung zu übermitteln.

Description

System zur Zustandsüberwachung und Achssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Zustandsüberwachung in einem Achssystem und ein Achssystem zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug.
Es sind aus dem Stand der Technik bereits Messsysteme bekannt, mit welchen die Zustandsdaten, insbesondere Temperatur und Vibrationen, in Achssystemen, insbesondere Achssystemen von Nutzfahrzeugen, überwacht werden können. Ziel dieser Systeme ist es, über die gemessenen Zustandsdaten Auskünfte zum Verschleiß o- der anderweitig funktionsrelevanten Charakteristika eines Achssystems, insbesondere der zueinander beweglichen Teile des Achssystems zu erhalten und gegebenenfalls Warnungen ausgeben zu können, welche den Führer des Nutzfahrzeuges und weitere Personen, welche Einblick in die Telemetriedaten und/oder Warnzu- stände haben, darüber informieren, dass ein kritischer Zustand erreicht ist. Dabei hat es sich jedoch gezeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Zustands- überwachungssysteme nur mit großem Aufwand in das Achssystem integrierbar sind. Auch haben sich die aus dem Stand der Technik bekannten Zustandsüberwa- chungssysteme selbst als störungsanfällig erwiesen, da insbesondere bei starker physischer Beeinträchtigung, welche beispielsweise einen Kabelbruch auslösen kann, die bekannten Zustandsüberwachungssysteme zum Ausfall neigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein besonders einfach zu integrieren des und besonders ausfallsicheres Zustandsüberwachungssystem und ein mit einem solchen Zustandsüberwachungssystem ausgestattetes Achssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Achssystem gemäß Anspruch 1 und einem Zustandsüberwachungssystem gemäß Anspruch 12.
Erfindungsgemäß ist ein Achssystem, insbesondere zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, vorgesehen, welches ein Achsende mit einem als Aussparung ausgebildeten Aufnahmebereich aufweist, wobei im Aufnahmebereich eine Messeinheit im Wesentlichen ortsfest zum Achsende angeordnet und festlegbar oder festgelegt ist, wobei die Messeinheit eine Auswerteeinheit aufweist, an welcher eine Vielzahl von Sensoren angeschlossen ist, wobei zumindest einer der Sensoren beabstandet von der Auswerteeinheit am oder im Achsende festgelegt und ausgelegt ist, lokale Zustandsinformationen des Achsendes zu messen und an die Auswerteeinheit zu übertragen, wobei die Auswerteeinheit dafür ausgelegt ist, die lokalen Zustandswerte zu verarbeiten und Informationen zum Zustand des Achsendes zu berechnen, wobei die Messeinheit ein Übertragungsmodul aufweist, welches dafür ausgelegt ist, die Informationen zum Zustand des Achsendes an eine Zentraleinheit des Nutzfahrzeugs per drahtloser Datenübertragung zu übermitteln. Als im Wesentlichen ortsfeste Festlegung der Messeinheit im Aufnahmebereich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine elastische Lagerung, beispielsweise durch Gummielemente, angesehen. So soll die Messeinheit in diesem Zusammenhang zwar am Achsende festgelegt sein, gleichzeitig sollen aber Stöße und Schwingungen durch leichte, elastisch federnde Relativbewegungen zwischen dem Achsende und der Messeinheit ausgeglichen werden können. Die Messeinheit ist mit Vorteil ein integral ausgebildetes System mit einem Gehäuse, in welchem eine Auswerteeinheit und ein Übertragungsmodul angeordnet sind, wobei das Gehäuse die beiden Einheiten schützend umgibt und die Festlegung der Messeinheit im Aufnahmebereich des Achsendes gewährleistet. An der Auswerteeinheit der Messeinheit ist eine Vielzahl von Sensoren angeschlossen, wobei die Sensoren selbst jeweils beabstandet von der Messeinheit am oder im Achsende angeordnet und dort festgelegt sind. Die Sensoren können dabei über kabelgebundene oder über kabellose Signalübertragungsmittel mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Bevorzugt sind dabei die Sensoren verteilt und be- abstandet voneinander am Achsende angeordnet und mit der zentral im Aufnahmebereich angeordneten Auswerteeinheit verbunden. Hierdurch können verschiedene Bereiche des Achsendes überwacht werden, beispielsweise Kontaktbereiche von Wälzlagern oder Anschlussbereiche von Bremssystemen. Von Vorteil ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine kabelgebundene Festlegung der Sensoren, da zu diesem Zweck die Auswerteeinheit ebenfalls innerhalb des Achsendes und somit besonders nah an den zu überwachenden Messstellen im Achsende angeordnet ist. Bevorzugte Befestigungspositionen der Sensoren im Achsende finden sich beispielsweise auf Höhe der Wälzlager, wodurch die Temperatur in diesem Bereich und somit Rückschlüsse auf den Verschleißzustand oder eventuelle Fehlfunktionen der Lager ermittelt werden können. Bevorzugt kann die Auswerteeinheit auch einen oder mehrere Sensoren aufweisen die unmittelbar an ihr selbst angeordnet sind, beispielsweise um Vibrationen oder Temperaturen der Messeinheit selbst zu überwachen. Bevorzugt kann, zusätzlich oder alternativ zu den als Temperatursensoren o- der Vibrationssensoren ausgeführten Sensoren, zumindest ein Verschleißsensor vorgesehen sein, welcher unmittelbar eine Abnutzung im Bereich bestimmter Funktionsflächen des Achsendes oder anliegender Bauteile misst. Weiterhin können die Sensoren zumindest einen Dehnmessstreifen umfassen, welcher am Achsende derart festgelegt ist, dass Verbiegungen des Achsendes feststellbar sind. Dies erlaubt es, Rückschlüsse auf den Beladungszustand der Achse und des Nutzfahrzeuges zu ziehen. Das Achsende selbst ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Vorteil ein Achsstummel, welcher mit einer Bohrung versehen ist, die als Aufnahmebereiche für die Messeinheit dient. Die Bohrung im Achsstummel ist dabei mit Vorteil eine Stirnbohrung, in welcher die Messeinheit, zumindest die Komponente Auswerteeinheit der Messeinheit, eingesetzt und dort mit Vorteil elastisch festgelegt ist, beispielsweise mittels eines Seeger- oder Innensicherungsrings. Mit Vorteil ist zumindest die Auswerteeinheit der Messeinheit in dieser Bohrung angeordnet und festgelegt, wobei die übrigen Komponenten, wie beispielsweise das Übertragungsmodul, auch außerhalb der Bohrung angeordnet sein können. Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung einer Messeinheit am Achsstummel, kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, eine Messeinheit beispielsweise in der rotierenden Nabe des Nutzfahrzeuges anzuordnen, wobei die kabellose Übertragung der Informationen der Messeinheit eine solche Anordnung im rotierenden Teil der Radaufhängung ohne weiteres erlaubt. An die Auswerteeinheit angeschlossen ist ein Übertragungsmodul, welches insbesondere zur kabellosen Übertragung der von der Auswerteeinheit zusammengetragenen Informationen an eine Zentraleinheit des Nutzfahrzeuges ausgelegt ist. Eine solche Zentraleinheit des Nutzfahrzeugs ist mit Vorteil eine zentrale Telemetrie-Einheit, welche neben den von der Messeinheit übermittelten Werten auch andere Zustandswerte des Nutzfahrzeuges sammelt, aufbereitet und dem Fahrzeugführer, sowie weiteren Subsystemen des Nutzfahrzeuges zur Verfügung stellt. Als weitere Möglichkeit einer Zentraleinheit könnte auch das CAN-Bus- System des Nutzfahrzeuges fungieren, wobei solche CAN-Bus-Systeme bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind. Das Übertragungsmodul ist daher dafür ausgelegt, die Informationen zum Zustand des Achsendes in einem für die entsprechende Zentraleinheit angepassten Format bzw. einem entsprechenden Übertragungsprotokoll zu senden. Der Vorteil der kabellosen Übertragung von Zustandsinformationen von der Messeinheit an eine Zentraleinheit des Nutzfahrzeuges liegt darin, dass die Messeinheit möglichst nah an den verwendeten Sensoren angeordnet werden kann, während für die Verbindung der Messeinheit mit den zentral am Nutzfahrzeug angeordneten Datenverarbeitungssystemen keine aufwändige Verkabelung nötig ist. So kann insbesondere die Betriebssicherheit der Zustandsüberwachung erhöht werden, da lediglich die kurze Verkabelung zwischen der Messeinheit und den Sensoren erforderlich ist, welche im Wesentlichen innerhalb eines Bauteiles angeordnet sein kann und somit keine Relativbewegungen zwischen verschiedenen Bauteilen ausgleichen muss. Dies reduziert die Gefahr von Kabelbrüchen. Weiterhin bildet die Messeinheit zusammen mit den Sensoren eine Baugruppe, wobei ohne größeren Montageaufwand eine Vielzahl solcher Baugruppen am Nutzfahrzeug und insbesondere am Trailer eines Nutzfahrzeuges angeordnet sein kann, was eine besonders umfangreiche Überwachung der Zustandsdaten am gesamten Nutzfahrzeug ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinheit eine Spannungsquelle auf, welche einen Energiespeicher und/oder einen Spannungserzeuger umfasst, wo- bei die Spannungsquelle bevorzugt autark von der Spannungsversorgung des Nutzfahrzeugs ist. Die Vorteile der kabellos mit einer Zentraleinheit verbundenen Messeinheit kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn die Messeinheit einen eigenen Energiespeicher und/oder einen eigenen Spannungserzeuger aufweist. Als Energiespeicher kommt im vorliegenden Fall vorzugsweise eine Batterie infrage, deren Kapazität derart ausgelegt ist, dass sie im Rahmen der üblichen Serviceintervalle eines Nutzfahrzeuges, also beispielsweise einmal im Jahr, gewechselt werden kann und über diesen Zeitraum einen Dauerbetrieb der Messeinheit ermöglicht. Als Spannungserzeuger kommt insbesondere ein Generator infrage, welcher aus den Relativbewegungen verschiedener Bauteile des Achssystems eine elektrische Spannung generiert, welche zum Betrieb der Messeinheit verwendet wird.
Mit Vorteil umfasst der Spannungserzeuger zumindest eine Spule, welche im Wesentlichen ortsfest relativ zum Achsende und insbesondere zur Messeinheit angeordnet ist, wobei das Achssystem einen Rotor aufweist, welcher um eine Drehachse drehbar am Achsende gelagert ist, wobei ein Erreger vorgesehen ist, welcher vom Rotor in Rotation versetzt wird, um eine induktive Spannung im Spannungserzeuger zu erzeugen, wobei der Erreger am Rotor einstückig ausgebildet, oder formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Rotor verbunden ist, oder magnetisch mit dem Rotor gekoppelt ist. Die hier beschriebene Ausführungsform bezieht sich insbesondere auf den Fall, dass das Achsende ein Achsstummel ist um welchen drehbar die Nabe einer Radaufhängung eines Nutzfahrzeuges angeordnet ist. Es versteht sich, dass für den Fall der Anordnung der Messeinheit in der Nabe des Nutzfahrzeuges, als relativ zur Nabe rotierender Teil der Achsaufhängung der Achsstummel angesehen wird, auf welchem diese Nabe drehbar gelagert ist. Entscheidendes Kriterium für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, dass die Spule, in welcher eine Spannung generiert wird, mit Vorteil ortsfest relativ zur Messeinheit angeordnet ist, wobei der Erreger dieser Spannung eine Relativbewegung relativ zur Spule ausführt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, weist der Erreger eine Vielzahl von Dauermagneten auf. Diese Dauermagneten sind dabei mit Vorteil formschlüssig und/oder stoffschlüssig am Rotor, d. h. am relativ zur Messeinheit rotierenden Bauteil der Achsaufhängung festgelegt. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform können dabei die Dauermagneten im Bereich der Nabe, insbesondere bevorzugt im Bereich des Deckels, welcher die Aussparung der Nabe zum Erreichen der Achsmutter abdeckt, zumindest stoffschlüssig festgelegt sein. Diese Anordnung von Dauermagneten am rotierenden Teil der Radaufhängung des Nutzfahrzeuges ist mit besonders geringen konstruktiven Eingriffen möglich, was das Nachrüsten einer Messeinheit mit entsprechender Spannungsversorgung auch an älteren Nutzfahrzeugen ermöglicht. Alternativ zur Anordnung von Dauermagneten am Erreger, kann der Erreger auch eine Vielzahl von blockartigen Vor- und Rücksprüngen aufweisen wobei diese in einem in entsprechender Nähe angeordneten Spannungserzeuger eine Hall-Spannung erzeugen. Insbesondere für den Fall einer Messeinheit welche nur einen sehr geringen Energiebedarf aufweist kann es ausreichend sein einen solchen, sehr einfach herzustellenden Hall-Spannungserzeuger zu verwenden.
Ferner bevorzugt ist der Erreger ortsfest und drehbar am Achsende und/oder an der Spannungsquelle gelagert, wobei der Erreger mittels mechanischer oder magnetischer Kopplung vom Rotor in Rotation versetzbar ist. In dieser Ausführungsform ist der Erreger somit als Teil der Messeinheit ausgelegt, wobei der Erreger selbst drehbar zum Rest der Messeinheit, gegen transversale Verlagerungen gesichert, an dieser festgelegt ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, mit noch geringeren konstruktiven Eingriffen in die Gesamtkonstruktion einer Radaufhängung des Nutzfahrzeuges, eine autarke Messeinheit zu integrieren. Es wird dabei lediglich ein mechanischer oder magnetischer Antrieb des Erregers durch den relativ zur Messeinheit rotierenden Teil der Achsaufhängung des Nutzfahrzeuges benötigt. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann dabei eine formschlüssige Kraftübertragung wie beispielsweise durch eine Verzahnung erreicht, zwischen einem Antriebselement des Erregers und beispielsweise der Radnabe der Achsaufhängung des Nutzfahrzeuges vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform kann am Erreger ein Magnet oder eine Vielzahl von Magneten vorgesehen sein, welche jeweils mit lokalen Vorsprüngen am Rotor der Achsaufhängung des Nutzfahrzeuges interagieren, derart dass eine Rotation des Rotors eine Rotation des Erregers verursacht. Alternativ oder zusätzlich zu einem von rotatorischer Bewegung angetriebenen Spannungserzeuger, weist die Spannungsquelle vorzugsweise einen Spannungserzeuger auf, welcher einen elektronischen Linear-Generator umfasst, wobei der Spannungserzeuger dazu ausgelegt ist, eine elektrische Spannung aus im Wesentlichen linearen Bewegungen eines schwingfähigen Feder-Masse Systems zu generieren. Der Vorteil eines auf linearer Bewegung basierenden Spannungserzeugers ist, dass er Stöße und Schwingungen am Fahrwerk des Fahrzeuges in elektrische Spannung wandeln kann. Dies kann insbesondere bei Vorliegen kritischer Lastzustände am Fahrwerk bei unebenem Untergrund, welche von den Sensoren des Zu- standsüberwachungssystems festgestellt werden sollen, eine gezielte Spannungsversorgung der Messeinheit erlauben. Als im Wesentlichen lineare Bewegung wird in diesem Zusammenhang eine Ein- oder Ausfederbewegung einer Radaufhängung angesehen, die genauer betrachtet einen Kreisbogen beschreibt, da das Achsende in der Regel über einen Lenker, der um einen Drehpunkt schwenkbar am Rahmen des Fahrwerkes festgelegt ist, angeordnet wird.
Insbesondere bevorzugt ist ein Drucküberwachungssystem am Achssystem vorgesehen, wobei die Messeinheit eine Aussparung aufweist, durch welche eine Druckleitung des Drucküberwachungssystems hindurchreicht, wobei die Druckleitung bevorzugt in der Aussparung abgestützt ist. Um den Einsatz der Messeinheit an Achssystemen zu ermöglichen, an welchen auch eine Überwachung vorhanden ist, ist es bevorzugt, dass diese eine Aussparung aufweist, durch welche eine Druckleitung des Drucküberwachungssystems hindurchreichen kann. Besonders bevorzugt ist dabei diese Druckleitung auch in der Aussparung der Messeinheit abgestützt, was eine besonders stabile und kompakte Ausführung eines Achssystems mit Zustandsüberwachung und zusätzlicher Drucküberwachung erlaubt. Als Beispiel einer Reifendruck-Überwachung ist das Tire Pilot-System bekannt, welches somit besonders bevorzugt mit einer Messeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kombiniert werden kann. Im Zusammenspiel eines Drucküberwachungssystems mit einer Messeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann es dabei besonders zu sein, dass der Erreger am rotierenden Teil des Drucküberwachungssystems angeordnet ist. Mit Vorteil ist der Aufnahmebereich als im Wesentlichen zylindrischer Rücksprung oder Aussparung oder Bohrung in einem Stirnbereich des Achsendes ausgebildet, wobei die Messeinheit im Aufnahmebereich unmittelbar oder mittelbar festgelegt ist. Eine unmittelbare Festlegung der Messeinheit im Aufnahmebereich wird dabei mit Vorteil durch eine geringe Spielpassung der Messeinheit im Aufnahmebereich erreicht, bei welcher die Messeinheit lediglich in den Aufnahmebereich eingeschoben werden kann und dort verklemmt und/oder durch beispielsweise einen Seegerring gesichert werden kann. Alternativ kann die Messeinheit über ein an ihr ausgebildetes Außengewinde im Aufnahmebereich verschraubt sein. Als mittelbare Festlegung wird die Festlegung über zusätzliche Befestigungsmittel angesehen, wie beispielsweise Schrauben, welche zwischen der Messeinheit und dem Aufnahmebereich eine Kraft zur Festlegung der Messeinheit übertragen. Weiterhin können beispielsweise zwischen der zylindrischen Aussparung des Aufnahmebereiches elastisch verformbarer Lagerelemente vorgesehen sein, welche wiederum die Außenseite der Messeinheit elastisch gegenüber der Aussparung des Aufnahmebereiches abstützen. Als im wesentlichen zylindrische Aussparung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine innere Fläche definiert, welche zumindest im Kontaktbereich mit der Messeinheit oder mit dazwischen angeordneten Lagerelementen eine zylindrische Innengeometrie aufweist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinheit ein Außengewinde auf, welches mit einem korrespondierenden Innengewinde im Aufnahmebereich in Eingriff bringbar ist, um die Messeinheit am Achsende festzulegen. Diese besonders einfache Art der Festlegung der Messeinheit im Aufnahmebereich ermöglicht es, die Messeinheit ohne weitere Hilfsmittel in die Aussparung mit Innengewinde im Aufnahmebereich einzuschrauben. Besonders bevorzugt weist dabei die Messeinheit an ihrem, dem Gewinde gegenüberliegenden Ende einen Eingriffsbereich auf an welchem ein entsprechendes Drehmoment auf das Gehäuse der Messeinheit übertragen werden können. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Gewinde sowie das Eingriffsmittel zur Drehmomenten Übertragung am Gehäuse der Messeinheit derart angeordnet sind, dass das Gehäuse drehbar zur Auswerteeinheit ausge- legt ist, sodass die Auswerteeinheit nicht beim Einschrauben der Messeinheit gemeinsam mit dem Gehäuse gedreht wird und sich die Kabel zu den Sensoren nicht verdrehen oder verzwirbeln.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinheit mittels elastischer Lagerelemente im Aufnahmebereich gehalten, wobei die Lagerelemente zur Schwingungsdämpfung ausgelegt sind. Besonders vorteilhaft ist es, die Messeinheit über eine Reihe von elastischen und schwingungsdämpfender Lagerelementen im Aufnahmebereich zu lagern, insbesondere bevorzugt zu verklemmen. Dabei kann zusätzlich zur Lagerung durch die Lagerelemente, auch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Messeinheit und im Achsende vorgesehen sein. Als Lagerelemente kommen dabei insbesondere bevorzugt ringförmige oder beispielsweise blockartig ausgeführte Gummielemente zum Einsatz, welche besonders bevorzugt stoffschlüssig im Aufnahmebereich und/oder an der Messeinheit festgelegt sind. Durch die schwingungsgedämpfte Lagerung der Messeinheit kann insbesondere deren Lebensdauer, insbesondere die Lebensdauer der Auswerteeinheit und des Übertragungsmoduls, gesteigert werden.
Erfindungsgemäß ist darüber hinaus ein Zustandsüberwachungssystem vorgesehen, welches eine Messeinheit mit einer Spannungsquelle aufweist, wobei an der Messeinheit eine Vielzahl von Sensoren angeschlossen sind, welche bevorzugt als Temperatursensoren ausgeführt sind, wobei die Spannungsquelle einen Spannungserzeuger aufweist, welcher dafür ausgelegt ist eine induktiv erzeugte Spannung bereitzustellen, wobei die Messeinheit eine Auswerteeinheit aufweist, welche dafür ausgelegt ist, die von den Sensoren gemessene Werte zu interpretieren, wobei die Messeinheit ein Übertragungsmodul aufweist, welches dafür ausgelegt ist, die ermittelten Zustandswerte kabellos zu versenden. Die Merkmale der Messeinheit, mit der integrierten Spannungsquelle und Übertragungseinheit entsprechen dabei den zuvor beschriebenen Merkmalen einer in ein Achssystem eingebauten Messeinheit. Neben dem Einsatz am Achsende eines Achssystems kann diese Messeinheit vorzugsweise auch in anderen Bereichen eines Nutzfahrzeuges zum Einsatz gelangen. Mit Vorteil nutzt dabei der Spannungserzeuger der Messeinheit die Relativbewegungen oder Rotation zweier Bauteilgruppen zueinander, um eine insbesondere bevorzugt induktive Spannung zu erzeugen, welche die Messeinheit und insbesondere die Auswerteeinheit und das Übertragungsmodul mit ausreichender elektrischer Energie versorgt. Während die Sensoren wie zuvor beschrieben bevorzugt über Kabel an der Auswerteeinheit angeschlossen sind, ist das Übertragungsmodul zur kabellosen Informationsübertragung, insbesondere bevorzugt durch Funk oder optische Signalübertragung, wie beispielsweise durch Laserimpulse, ausgelegt.
Besonders bevorzugt weist dabei die Messeinheit einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Der kreisringförmige Querschnitt der Messeinheit ermöglicht es dabei zum einen die Messeinheit mit ihrer zylinderförmigen Außengeometrie in das Achsende eines Achssystems einzusetzen weiterhin ermöglicht die zylindrische Öffnung innerhalb der Messeinheit, ein Drucküberwachungssystem durch die Messeinheit hindurchzuführen und in dieser abgestützt anzuordnen. Es lässt sich somit durch die gleichzeitig mögliche Zustandsüberwachung und Reifendrucküberwachung am Achssystem dessen Lebensdauer deutlich erhöhen. Auch können die jeweils gemessenen Zustandswerte, in Kombination mit den Werten der Reifendrucküberwachung, verlässlichere Rückschlüsse auf den tatsächlichen Verschleiß oder anderweitige Probleme am Achssystem geben. Die Kombination der beiden Überwachungssysteme ermöglicht somit die bestmögliche Einhaltung bevorzugter Betriebszustände am Achssystem, welche die Lebensdauer des Achssystems deutlich erhöhen können.
Insbesondere bevorzugt weist die Messeinheit eine Vielzahl von Lagerelementen aufweist, welche zur Festlegung in einem Aufnahmebereich eines Achsendes ausgelegt sind und/oder welche zur Lagerung eines Drucküberwachungssystems im Inneren der Messeinheit ausgelegt sind. Die Lagerelemente sind somit vorzugsweise an der Außenseite der Messeinheit zur Abstützung im Aufnahmebereich eines Achsendes vorgesehen. Weiterhin sind die mit Vorteil elastischer Lagerelemente auch an der Innenseite, vorzugsweise in der Öffnung der Messeinheit zur Aufnahme einer Druckleitung eines Überwachungssystems, angeordnet. Sowohl zur Lagerung der Messeinheit als auch zur elastisch gefederten Abstützung des Drucküberwachungs- systems leisten die Lagerelemente dabei einen wesentlichen Beitrag, um die Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit des Zustandsüberwachungssystem zu erhöhen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung auf die beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass einzelne nur in einer der Figuren gezeigte Merkmale auch in Ausführungsformen anderer Figuren zum Einsatz gelangen können, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wurde oder sich aufgrund technischer Gegebenheiten verbietet.
Es zeigen:
Fig. 1 - eine schematische Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 2 - eine weitere schematische Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, und
Fig. 3 - eine weitere schematische Schnittansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 4 - eine schematische Ansicht eines Gesamtsystems mit mehreren erfindungsgemäßen Zustandsüberwachungssystemen.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Achssystem 1 ist in einem Achsende 2, welches mit Vorteil als Achsstummel ausgeführt ist, ein Aufnahmebereich 3 ausgebildet, in welchem eine Messeinheit 4 angeordnet ist. Die Messeinheit 4 weist dabei eine Auswerteeinheit 44 auf, welche mit einer Vielzahl von Sensoren 42, im vorliegend bevorzugten Beispiel 4 Sensoren 42, verbunden ist. Es versteht sich das auch eine größere Anzahl von Sensoren 42 an der Auswerteeinheit angeschlossen sein können. Bevorzugt sind die Sensoren dabei im Bereich der Lager, welche auf den Achsstummel aufgesetzt sind und zur drehbaren Lagerung einer Nabe, angeordnet. Auf diese Weise kann die Temperatur oder sonstige Zustandsgrößen im Bereich des Kontaktes der Lager mit dem Achsende festgestellt werden. Neben der Auswerteeinheit 44 weist die Messeinheit ein Übertragungsmodul 46 auf, welches zur kabellosen Signalübertragung an eine Zentraleinheit (nicht gezeigt) des Nutzfahrzeugs ausgelegt ist. Darüber hinaus weist die Messeinheit vorzugsweise eine Spannungsquelle 5 auf, welche im vorliegenden Beispiel einen Energiespeicher 52 aufweist. Der Energiespeicher 52 der Spannungsquelle ist dabei mit Vorteil besonders einfach von außen, in der Figur entsprechend von links her, erreichbar um einen besonders einfachen Wechsel des Energiespeichers zu ermöglichen. Im Gegensatz zu den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, kommt die vorliegende Messeinheit somit ohne einen Spannungserzeuger aus, da die gesamte benötigte Energie zur Versorgung der Auswerteeinheit 44 und des Übertragungsmoduls 46 aus dem Energiespeicher 52 entnommen werden kann. Bevorzugt ist die Messeinheit 4 dabei über Befestigungselemente 48 am Material des Achsendes 2 festgelegt eine solche Festlegung wird Rahmen der vorliegenden Erfindung als indirekte Befestigung der Messeinheit 4 über Befestigungselemente 48 an dem Achsende 2 definiert. Eine alternativ oder zusätzlich bevorzugte direkte Festlegung der Messeinheit 4 innerhalb der Aufnahmebereiches 3 kann beispielsweise über ein Gewinde oder eine stoffschlüssige Verbindung, wie über eine Klebeschicht zwischen der Messeinheit 4 und dem Aufnahmebereich 3, hergestellt werden.
Die in Figur 2 gezeigte schematische Ansicht zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Achssystems 1 , bei welcher die Messeinheit 4 im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine Aussparung 47 aufweist, durch welche hindurch die Druckleitung 72 eines Drucküberwachungssystems 7 geführt werden kann. Zusätzlich zu den vorzugsweise an der Außenseite der Messeinheit 4 angeordneten Lagerelementen 45 können weitere Lagerelemente 45 auch in der Aussparung 47 angeordnet sein, um die Druckleitung 72 des Drucküberwachungssystems 7 zu halten und elastisch abzustützen. Diese einfache Kombination einer Zustandsüberwachung und einer Reifendrucküberwachung in einem als hohler Achsstummel ausgebildeten Achsende 2 ermöglicht ein besonders einfach herzustellendes und mit einer langen Lebensdauer ausgestattetes Achssystem. Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Achssystems 1 . Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen weist die Messeinheit 4 eine Spannungsquelle 5 mit einem Spannungserzeuger 54 einem bevorzugt ebenfalls vorgesehenen Energiespeicher 52 auf. In diesem Zusammenhang könnte die Spannungsquelle 5 auch nur einen Spannungserzeuger 54 aufweisen, wodurch eine Spannungsversorgung der Auswerteeinheit 44 und des Übertragungsmoduls 46 nur während des tatsächlichen Einsatzes des Nutzfahrzeuges, also bei Rotation der Räder, gewährleistet wäre. Für die Vereinfachung der Messeinheit und insbesondere deren Spannungsversorgung, kann diese Ausführungsform bevorzugt sein. Der Vorteil einer Kombination eines Spannungserzeugers 54 mit einem Energiespeicher 52 liegt darin, dass der Energiespeicher 52 relativ klein dimensioniert werden kann, da er nur temporär die vom Spannungserzeuger 54 erzeugte Energie zwischen speichern muss, beispielsweise um Stillstandszeiten des Nutzfahrzeugs zu überbrücken. Zur induktiven Spannungserzeugung im Spannungserzeuger 54 weist das Achssystem 1 vorzugsweise einen Rotor 6 auf, welcher gemeinsam mit einem Erreger 62 in Rotation relativ zur Messeinheit 4 gebracht wird. Der Erreger 62 umfasst dabei mit Vorteil eine Vielzahl von Dauermagneten, welche mit entsprechenden Spulen im Spannungserzeuger 54 interagieren, um dort eine Induktionsspannung zu erzeugen. Nicht gezeigt ist an dieser Stelle die Ausführungsform, bei welcher der Erreger 62 ortsfest an der Messeinheit 4 festgelegt ist und gleichzeitig drehbar um eine Rotationsachse relativ zur Messeinheit 4 gelagert ist. Für diesen Fall wird der Erreger 62 über eine mechanische oder eine magnetische Kopplung mit dem Rotor 6 in Rotation versetzt und erzeugt, wie zuvor beschrieben, eine Induktionsspannung in den Spulen des Spannungserzeugers 54.
Fig. 4 schließlich zeigt eine schematische Ansicht eines Gesamtsystems eines Nutzfahrzeuges mit mehreren Zustandsüberwachungssystemen 10, von denen je eines in einem Achsende jedes Achssystems 1 angeordnet ist. Die in dieser Ausführungsform gezeigten sechs Zustandsüberwachungssysteme 10 übermitteln dabei ihre Zustandsinformationen drahtlos an die Zentraleinheit 12. Eine solche Zentraleinheit in einem Nutzfahrzeug wird beispielsweise als "Trailer Master" bezeichnet und dient der zentralisierten Informationsbeschaffung und -Verarbeitung von relevanten Telemetrie- und Zustandsdaten eines Nutzfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuganhängers.
Bezugszeichenliste:
1 - Achssystem
2 - Achsende
3 - Aufnahmebereich
4 - Messeinheit
5 - Spannungsquelle
6 - Rotor
7 - Drucküberwachungssystem
10 - Zustandsüberwachungssystem
12 - Zentraleinheit
42 - Sensor
44 - Auswerteeinheit
45 - Lagerelement
46 - Übertragungsmodul
47 - Aussparung
48 - Befestigungsmittel
52 - Energiespeicher
54 - Spannungserzeuger
62 - Erreger
72 - Druckleitung

Claims

Ansprüche Achssystem (1 ), insbesondere zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, aufweisend eine Achsende
(2) mit einem als Aussparung ausgebildeten Aufnahmebereich (3), wobei im Aufnahmebereich
(3) eine Messeinheit (4) im Wesentlichen ortsfest zum Achsende (2) angeordnet und festlegbar oder festgelegt ist, wobei die Messeinheit (4) eine Auswerteeinheit (44) aufweist, an welcher eine Vielzahl von Sensoren (42) angeschlossen ist, wobei zumindest einer der Sensoren (42) beabstandet von der Auswerteeinheit (44) am oder im Achsende (2) festgelegt und ausgelegt ist, lokale Zustandsinformationen des Achsendes (2) zu messen und an die Auswerteeinheit (44) zu übertragen, wobei die Auswerteeinheit (44) dafür ausgelegt ist, die lokalen Zustandswerte zu verarbeiten und Informationen zum Zustand des Achsendes (2) zu berechnen, wobei die Messeinheit (4) ein Übertragungsmodul (46) aufweist, welches dafür ausgelegt ist, die Informationen zum Zustand des Achsendes (2) an eine Zentraleinheit (12) des Nutzfahrzeugs per drahtloser Datenübertragung zu übermitteln. Achssystem (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Messeinheit (4) eine Spannungsquelle (5) aufweist, welche einen Energiespeicher (52) und/oder einen Spannungserzeuger (54) umfasst, wobei die Spannungsquelle (5) bevorzugt autark von der Spannungsversorgung des Nutzfahrzeugs ist. Achssystem (1 ) nach Anspruch 2, wobei der Spannungserzeuger (54) zumindest eine Spule umfasst, welche im Wesentlichen ortsfest relativ zum Achsende (2) angeordnet ist, wobei das Achssystem (1 ) einen Rotor (6) aufweist, welcher um eine Drehachse (A) drehbar am Achsende (2) gelagert ist, wobei ein Erreger (62) vorgesehen ist, welcher vom Rotor (6) in Rotation versetzt wird, um eine induktive Spannung im Spannungserzeuger (54) zu erzeugen, wobei der Erreger (62) am Rotor (6) einstückig ausgebildet, oder formschlüssig mit dem Rotor (6) verbunden ist, oder magnetisch mit dem Rotor (6) gekoppelt ist.
4. Achssystem (1 ) nach Anspruch 3, wobei der Erreger (62) eine Vielzahl von Dauermagneten aufweist.
5. Achssystem (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Erreger (62) ortsfest und drehbar am Achsende (2) und/oder an der Spannungsquelle (5) gelagert ist, wobei der Erreger (62) mittels mechanischer oder magnetischer Kopplung vom Rotor (6) in Rotation versetzbar ist.
6. Achssystem (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Spannungsquelle (5) einen Spannungserzeuger (54) aufweist, welcher einen elektronischen Linear-Generator umfasst, wobei der Spannungserzeuger (54) dazu ausgelegt ist, eine elektrische Spannung aus im Wesentlichen Bewegungen eines schwingfähigen Feder-Masse Systems zu generieren.
7. Achssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Drucküberwachungssystem (7) am Achssystem (1) vorgesehen ist, wobei die Messeinheit (4) eine Aussparung (47) aufweist, durch welche eine Druckleitung (72) des Drucküberwachungssystems (7) hindurchreicht, wobei die Druckleitung (72) bevorzugt in der Aussparung (47) abgestützt ist.
8. Achssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmebereich (3) als im Wesentlichen zylindrische Aussparung bzw. Bohrung in einem Stirnbereich des Achsendes (2) ausgebildet ist, wobei die Messeinheit (4) im Aufnahmebereich (3) unmittelbar oder mittelbar festgelegt ist. Achssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Auswerteeinheit (44) der Messeinheit in der Bohrung angeordnet und festgelegt ist. Achssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinheit (4) ein Außengewinde aufweist, welches mit einem korrespondierenden Innengewinde im Aufnahmebereich (3) in Eingriff bringbar ist, um die Messeinheit (4) am Achsende (2) festzulegen. Achssystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinheit (4) mittels elastischer Lagerelemente (45) im Aufnahmebereich (3) gehalten ist, wobei die Lagerelemente (45) zur Schwingungsdämpfung ausgelegt sind. Zustandsüberwachungssystem (10) eines Achssystems (1 ), aufweisend eine Messeinheit (4) mit einer Spannungsquelle (5), wobei an der Messeinheit (4) eine Vielzahl von Sensoren (42) angeschlossen sind, welche bevorzugt als Temperatursensoren ausgeführt sind, wobei die Spannungsquelle (5) einen Spannungserzeuger (54) aufweist, welcher dafür ausgelegt ist, eine induktiv erzeugte Spannung bereitzustellen, wobei die Messeinheit (4) eine Auswerteeinheit (44) aufweist, welche dafür ausgelegt ist, die von den Sensoren (42) gemessenen Werte zu interpretieren, wobei die Messeinheit (4) ein Übertragungsmodul (46) aufweist, welches dafür ausgelegt ist, die ermittelten Zustandswerte kabellos zu versenden. Zustandsüberwachungssystem (10) nach Anspruch 12, wobei die Messeinheit (4) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Zustandsüberwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Messeinheit (4) in einem Aufnahmebereich (3) angeordnet und festgelegt ist, welcher als Stirnbohrung in einem als Achsstummel ausgebildeten Achsende (2) ausgebildet ist. Zustandsüberwachungssystem (10) nach Anspruch 14, wobei die Messeinheit (4) eine Vielzahl von Lagerelementen (45) aufweist, welche zur Festlegung in dem Aufnahmebereich (3) des Achsendes (2) ausgelegt sind und/oder welche zur Lagerung eines Drucküberwachungssystems (7) im Inneren der Messeinheit (4) ausgelegt sind.
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