DE102017109646A1

DE102017109646A1 - Wirkungsgradbestimmung eines Radlagers mit Hilfe eines Systems zur Radkraftmessung

Info

Publication number: DE102017109646A1
Application number: DE102017109646.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wübbolt-Gorbatenko; Markus Bäuml; Michael Loos
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2017-05-05
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers (1) mit nachfolgenden Schritten:
- Erfassen des Drehmoments auf der Eingangsseite eines Radlagers (1) mit einer ersten Sensoreinheit (2) zum Detektieren des Drehmoments,
- Erfassen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) mit einer zweiten Sensoreinheit (3) zum Detektieren des Drehmoments,
- Errechnen eines Wirkungsgrades des Radlagers (1) durch Bildung des Quotienten aus dem erfassten Drehmoment der Ausgangsseite und dem erfassten Drehmoment der Eingangsseite,
- Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall, dass der errechnete Wirkungsgrad Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, welches ausführbaren Code für das Verfahren speichert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers sowie ein Computerprogrammprodukt, welches ausführbaren Code für das Verfahren speichert.
Bei Verfahren aus dem Stand der Technik wird nicht der Wirkungsgrad, sondern lediglich ein Maß für den Verschleiß gemessen. Diese Verfahren nutzen das Drehzahlsignal eines Radlagers, wobei das Drehzahlsignal mittels einer Frequenzbewertung analysiert bzw. bewertet wird.
Anhand des bewerteten Drehzahlsignals und des daraus gemessenen Verschleißes wird sodann auf den möglichen Wirkungsgrad des Radlagers geschlossen.
Die Genauigkeit der Bestimmung des Verschleißes, auf den gemäß dem bekannten Stand der Technik indirekt geschlossen wird, ist verbesserungsfähig.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers anzugeben, welches die Genauigkeit der Bestimmung des Wirkungsgrades erhöht und somit ebenfalls die Sicherheit für Fahrzeuginsassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers vorzugsweise die nachstehenden Schritte.
Vorteilhafterweise umfasst ein Schritt ein Erfassen des Drehmoments auf der Eingangsseite eines Radlagers mit einer ersten Sensoreinheit zum Detektieren des Drehmoments.
Günstigerweise umfasst ein weiterer Schritt ein Erfassen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers mit einer zweiten Sensoreinheit zum Detektieren des Drehmoments.
Vorteilhafterweise umfasst ein Schritt des Verfahrens ein Errechnen eines Wirkungsgrades des Radlagers durch Bildung des Quotienten aus dem erfassten Drehmoment der Ausgangsseite und dem erfassten Drehmoment der Eingangsseite.
Auch ist es von Vorteil, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall umfasst, dass der errechnete Wirkungsgrad einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Auf diese Weise kann rechtzeitig vor dem Ausfall eines Radlagers gewarnt werden. Günstigerweise ist die Warnmeldung auf einer Anzeige für einen Nutzer ausgebbar.
Des Weiteren ist es günstig, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Aufzeichnen des errechneten Wirkungsgrades aufweist. Somit ist der Wirkungsgrad über die Zeit erfassbar.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens umfasst vorzugsweise ein Differenzieren des errechneten Wirkungsgrades, um Extremwerte zu ermitteln.
In einem bevorzugten Schritt weist das Verfahren vorzugsweise ein Ermitteln von Extremwerten in dem differenzierten Wirkungsgrad auf. Extremwerte können darauf hindeuten, dass das Radlager eine Beschädigung aufweist bzw. erfahren hat.
Auch ist es günstig, wenn in einem weiteren Schritt das Verfahren ein Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall umfasst, dass einer oder mehrere ermittelte Extremwerte einen vorgegebenen Referenzwert überschreiten. Auf diese Weise kann vor dem Ausfall eines Radlagers gewarnt werden. Günstigerweise ist die Warnmeldung auf einer Anzeige für einen Nutzer ausgebbar.
Ferner ist es von Vorteil, wenn sich in einem Verfahrensschritt nach einem Aufzeichnen des errechneten Wirkungsgrades ein Vergleichen des errechneten Wirkungsgrades mit einem Referenzwert für den Wirkungsgrad des entsprechenden Radlagers anschließt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Schaden eines Radlagers rechtzeitig zu erkennen und somit vor einem Ausfall des Radlagers zu warnen.
Vorzugsweise ist der Referenzwert in einem Speicher hinterlegt. Somit ist für jedes Radlager ein Referenzwert hinterlegbar bzw. speicherbar.
Günstigerweise umfasst das Verfahren in einem weiteren Schritt ein Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall, dass einer oder mehrere errechnete Wirkungsgrade den Referenzwert für den Wirkungsgrad des entsprechenden Radlagers unterschreitet.
Demzufolge kann ein Nutzer über den Zustand des Radlagers in Kenntnis gesetzt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Schritt des Erfassens des Drehmomentes auf der Eingangsseite eines Radlagers ein Detektieren des Drehmoments mit einem Sensorelement, insbesondere einem Sensorring, der ersten Sensoreinheit umfasst.
Günstigerweise ist das Sensorelement zwischen einem drehbaren, insbesondere angetriebenen, ersten Lagerelement des Radlagers und einer Antriebsachse angeordnet. Somit kann das Eingangsdrehmoment am Radlager auf einfache Weise erfasst werden.
Ein weiterer bevorzugter Schritt des Verfahrens umfasst ein Detektieren des Drehmomentes mit einem vom Sensorelement beabstandeten ersten Sensor der ersten Sensoreinheit. Auf diese Weise ist also ein kontaktloses Erfassen von Sensorwerten möglich.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Schritt des Erfassens des Drehmomentes auf der Ausgangsseite eines Radlagers ein Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers mithilfe eines Sensorelements der zweiten Sensoreinheit an vorzugsweise einem im Vergleich zu einem drehbaren, ersten Lagerelement ortsfesten, zweiten Lagerelement umfasst. Somit können auf einfache Weise auf der Ausgangsseite des Radlagers auftretende Kräfte erfasst werden.
Auch ist es günstig, wenn ein weiterer Schritt des Verfahrens ein Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers mithilfe eines von dem Sensorelement beabstandeten zweiten Sensors der zweiten Sensoreinheit umfasst. Somit ist ein kontaktloses Erfassen von Sensordaten möglich.
Günstigerweise weist das Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers nachfolgende Schritte auf.
So umfasst günstigerweise das Detektieren ein Ermitteln der einwirkenden Kräfte auf der Ausgangsseite des Radlagers, die innerhalb der Radebene auf das Radlager einwirken und die Momente um die Drehachse des Radlagers erzeugen.
Bevorzugterweise umfasst das Ermitteln der einwirkenden Kräfte auf der Ausgangsseite des Radlagers ein Errechnen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers durch Bildung des Produkts aus den aufsummierten, ermittelten einwirkenden Kräften und dem Radius des Rades auf, das an dem Radlager angeordnet ist. Somit kann in einem sich anschließenden Schritt das Drehmoment auf der Ausgangsseite errechnet werden.
Vorzugsweise erfolgt das Errechnen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers in einem Zustand, in welchem ein eingebrachtes Bremsmoment gleich null ist, um unbekannte Größen bzw. Einflussgrößen beim Errechnen auszuschließen.
Des Weiteren ist es günstig, wenn die erste und/oder zweite Sensoreinheit als Magnetsensoreinheit zum Detektieren der inversen Magnetostriktion ausgebildet ist.
Auch ist bevorzugt, dass die erste Sensoreinheit, ausgebildet als Magnetsensoreinheit, einen Sensorring als Sensorelement und einen Magnetsensor umfasst, der vorzugsweise Änderungen im Magnetfeld des Sensorrings detektiert.
Ferner ist es günstig, dass die zweite Sensoreinheit, ausgebildet als Magnetsensoreinheit, ein Sensorelement und einen Magnetsensor umfasst, der vorzugsweise Änderungen im Magnetfeld des Sensorelements detektiert.
Vorzugsweise ist das Sensorelement als magnetisiertes Element, insbesondere an einem Lagerelement, ausgebildet. Auf diese Weise können Änderungen im magnetischen Feld des Sensorelements vom Sensor bzw. Magnetsensor erfasst werden.
Bevorzugterweise ist die erste und/oder zweite Sensoreinheit als Dehnmessstreifen an einem Lagerelement eines Radlagers oder eines Radträgers ausgebildet.
Ergänzend oder alternativ (und/oder) ist es möglich, dass die erste und/oder zweite Sensoreinheit als induktive oder kapazitive Messsensoreinrichtung ausgebildet ist.
Das oben vorgestellte Verfahren kann selbstverständlich in beliebigen Zeitintervallen wiederholt werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Computerprogrammprodukt.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale des Verfahrens, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Computerprogrammprodukt Anwendung finden können.
Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend ein Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
Vorteilhaftweise speichert das Computerprogrammprodukt ausführbaren Code für das Verfahren nach dem oben geschilderten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Computerprogrammprodukt kann es sich beispielsweise um einen Speicher, wie zum Beispiel einen USB Speicher, eine CD und/oder eine Festplatte handeln.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Computerprogrammprodukt als ein Informationsspeicherelement, wie zum Beispiel ein ROM, innerhalb eines Fahrzeuges ausgebildet ist.
Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
Dieser Gedanke betrifft vorzugsweise - vereinfacht dargestellt - ein Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers mithilfe einer Radkraftmessung.
Mit Hilfe dieses Verfahrens kann nicht nur - wie es der Stand der Technik beschreibt - ein Maß für den Verschleiß, sondern direkt der Wirkungsgrad eines Radlagers ermittelt werden. Anhand des Wirkungsgrades können bereits Radlager mit deutlich erhöhter Reibung etc. bereits frühzeitig identifiziert werden.
Vorzugsweise basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf Sensoreinheiten zur Radkraftmessung mittels inverser Magnetostriktion. Mit Hilfe dieser Technologie können Radkräfte in drei Raumrichtungen sowie das Antriebsmoment erfasst werden.
Dabei ist es günstig, dass für die Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers das eingangs- und ausgangsseitige Drehmoment bekannt ist.
Denn der Wirkungsgrad η eines Radlagers errechnet sich aus dem Quotienten des ausgangsseitigen Drehmoments zum eingangsseitigen Drehmoment. Formelmäßig ausgedrückt bedeutet dies: $η_{R a d l a g e r} = \frac{M_{A u s g a n g}}{M_{E i n g a n g}}$
Vorzugsweise wird das eingangsseitige Drehmoment bzw. M_Eingang mittels einer magnetisierten Scheibe und eines Sensors erfasst.
Das ausgangsseitige Drehmoment M_Ausgang kann günstigerweise mit Hilfe der erfassten Radkräfte bestimmt werden, denn ein Moment bzw. ein Drehmoment ist das Produkt aus einer Kraft und einem Hebelarm.
Bevorzugterweise wird beim Bestimmen des ausgangsseitigen Drehmoments von einer Fahrsituation ausgegangen, bei der kein Bremsmoment aufgebracht wird, beispielhaft ist hier der Beschleunigungsvorgang zu erwähnen. Somit können schwer bestimmbare Einflussgrößen eliminiert werden.
Somit wirken also lediglich ausgangsseitig ein Antriebsmoment und ein Reibmoment auf einen Fahrzeugreifen ein, wobei das Reibmoment dem Antriebsmoment entgegenwirkt.
Allgemein festgehalten, ist ein Moment gleich dem Produkt aus einer Kraft und einem Hebelarm.
Die Kraft bzw. die Kräfte, die die Momente (Reibmoment sowie Antriebsmoment) hervorrufen, wirken entlang einer gemeinsamen Richtung positiv oder negativ.
Demzufolge entspricht also die auf das Fahrzeugrad einwirkende Kraft mal dem Radius des Fahrzeugrades dem ausgangsseitigen Drehmoment.
Anders ausgedrückt, ist es lediglich notwendig, in obige Formel für das ausgangsseitig Drehmoment die mittels eines Sensors erfasste auf ein Radlager einwirkende Kraft mit dem Radius des Rades zu multiplizieren, um das ausgangsseitige Drehmoment und somit auch den Wirkungsgrad zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Falle eines Radlagers ohne Antriebsachse das ermittelte Drehmoment direkt dem Reibmoment des Lagers entspricht, wodurch dessen Wirkungsgrad ebenfalls ermittelt werden kann.
Mit Hilfe des ermittelten Wirkungsgrades können nun Servicemeldungen bzw. Warnmeldungen mittels Interface bzw. Anzeige an den Fahrer weitergeben werden.
Des Weiteren ist es möglich, basierend auf dem Wirkungsgradverlauf über die Zeit etwaige Beschädigungen am Reifen bzw. Druckverlust zu detektieren. Hierzu können sprunghafte Änderungen im Wirkungsgrad detektiert und bewertet werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

1 eine Schnittansicht auf ein Radlager;
2 schematische Ansichten auf ein Fahrzeugrad als Hintergrundinformation zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers; und
3 einen stark schematisierten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
1 zeigt eine Schnittansicht auf ein Radlager 1, mit welchen zum Beispiel das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers 1 durchgeführt werden kann.
Genauer dargestellt zeigt 1 ein Radlager 1 mit einer ersten Magnetsensoreinheit 2 und einer zweiten Magnetsensoreinheit 3 sowie mit einem ersten Lagerelement 5 und einem zweiten Lagerelement 10 und dazwischen angeordneten Wälzkörpern.
Beide Magnetsensoreinheiten 2, 3 sind zum Detektieren der inversen Magnetostriktion ausgebildet.
Das zweite Lagerelement 10 ist um die Drehachse D drehbar, wobei das erste Lagerelement 5 ortsfest mit z. B. einem Radträger verbunden ist.
Die erste Magnetsensoreinheit 2 umfasst einen Sensorring 4 zwischen einer Antriebsachse 6 und dem ersten Lagerelement 5 sowie einen ersten Magnetsensor 7 zur Erfassung magnetischer Felder.
Die zweite Magnetsensoreinheit 3 weist zwei Sensorelemente bzw. magnetisierte Elemente 8, 9 sowie einen zweiten Magnetsensor 11 auf, der ebenfalls magnetische Felder bzw. deren Änderung erfassen kann.
2 zeigt schematische Ansichten auf ein Fahrzeugrad als Hintergrundinformation zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers 1.
So ist auf der linken Seite von 2 ein angetriebenes Fahrzeugrad 12 in Draufsicht auf einer Straße S dargestellt, wobei das gesamte Rad bzw. die Ebene E bzw. die Radebene E dargestellt ist, in der Kräfte in oder entgegen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugrades 12 wirken.
Das Fahrzeugrad 12 hat den Radius R und dreht um die Drehachse D. Im Mittelpunkt des Fahrzeugrades 12 bzw. einer Position der Drehachse D ist ein Radlager 1, wie beispielsweise in 1 gezeigt, angeordnet.
Im vorliegenden Fall ist davon auszugehen, dass sich das in 2 gezeigte Fahrzeugrad 12 nach links bewegt. Dementsprechend sind die daraus hervorgehenden Kräfte und Momente eingezeichnet.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den dargestellten Kräften und Momenten um ausgangsseitige Kräfte und ausgangseitige Momente bzw. Drehmomente handelt.
So wirkt zum einen auf die Drehachse D bzw. das Radlager 1 die Gewichtskraft F_Z . Eine entsprechend gleichgroße Kraft F_Z-F wirkt am Berührpunkt des Fahrzeugrades 12 auf der Straße S der Gewichtskraft F_Z entgegen. Unschwer zu erkennen, rufen beide Kräfte bezüglich der Drehachse D keine Momente hervor.
Aufgrund des Umstandes, dass es sich um ein angetriebenes Fahrzeugrad 12 handelt, wird eine Kraft F_X-F vom Fahrzeugrad 12 auf die Straße S übertragen.
Zur mechanischen Kompensation dieser Kraft F_X-F muss eine entgegengerichtete Kraft F_X-R auf das Radlager 1 bzw. auf die Drehachse D einwirken. Ebenfalls unschwer zu erkennen, ruft die Kraft F_X-F ein Moment um die Drehachse D hervor.
Dieses Moment bzw. Drehmoment bzw. ausgangsseitige Drehmoment kann auf einfache Weise aus dem Produkt der Kraft F_X-F , die am Berührpunkt von Fahrzeugrad 12 und Straße S wirkt, und dem Radius R des Fahrzeugrades 12 errechnet werden.
Hierzu ist es lediglich notwendig, die Kraft F_X-R am Radlager, die gleich groß der Kraft F_X-F ist, zu erfassen.
Auf der rechten Seite von 2 ist das angetriebenes Fahrzeugrad 12 in Bewegungsrichtung bzw. von der Seite dargestellt. Hierbei ist die Drehachse D, um die das Fahrzeugrad 12 mit dem Radius R dreht, zu erkennen, während auf der linken Seite von 2 die Drehachse D aus der Zeichenebene bzw. der Radebene heraussteht.
Auch hier handelt es sich bei den dargestellten Kräften und Momenten um ausgangsseitige Kräfte und ausgangsseitig Momente bzw. Drehmomente.
Ebenfalls hier wirkt die Gewichtskraft F_Z auf das Radlager 1 bzw. die Drehachse D ein. Eine entsprechend gleichgroße Kraft F_Z-F wirkt am Berührpunkt des Fahrzeugrades 12 auf der Straße S der Gewichtskraft F_Z entgegen. Unschwer zu erkennen, rufen beide Kräfte bezüglich einer Drehachse, die senkrecht auf der Zeichenebene steht, keine Momente hervor.
Anders verhält es sich mit den weiteren dargestellten Kräften F_Y-F und F_Y-R . denn zum Beispiel aufgrund von Reibung oder aber auch seitlich einwirkenden Kräften auf ein Fahrzeug, wie zum Beispiel einen Seitenwind, wirkt eine Kraft F_Y-F am Berührpunkt zwischen Straße S und Fahrzeugrad 12 auf das Rad 12 und somit auch auf das Radlager 1 ein.
Zur mechanischen Kompensation dieser Kraft F_Y-F muss eine entgegengerichtete Kraft F_Y-R auf das Radlager 1 einwirken. Ebenfalls unschwer zu erkennen, ruft die Kraft F_Y-F ein Moment um die Drehachse D hervor.
Auch dieses Moment bzw. Drehmoment bzw. ausgangsseitige Drehmoment kann auf einfache Weise aus dem Produkt der Kraft F_Y-F , die am Berührpunkt von Fahrzeugrad 12 und Straße S wirkt, und dem Radius R des Fahrzeugrades 12 errechnet werden.
Hierzu ist es lediglich notwendig, die Kraft F_Y-R am Radlager, die gleich groß der Kraft F_X-F ist, zu erfassen.
Die vorbeschriebenen Sachverhalte macht sich nun das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers 1 zu nutzen.
3 zeigt dabei einen stark schematisierten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers 1.
Dieses Verfahren bedient sich vorzugsweise einem Radlager 1, wie in 1 gezeigt.
Nachfolgend wird ein Verfahrensablauf kurz beispielhaft geschildert.
In einem ersten Schritt des Verfahrens zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers 1 wird zunächst das Drehmoment auf der Eingangsseite des Radlagers 1 mit der ersten Sensoreinheit 2 zum Detektieren des Drehmoments erfasst.
Dabei wird das Drehmoment mit dem Sensorring 4 der ersten Sensoreinheit 2, der zwischen dem drehbaren, angetriebenen, ersten Lagerelement 5 des Radlagers 1 und der Antriebsachse 6 angeordnet ist, detektiert.
Genauer gesagt wird mit dem vom Sensorelement 4 beabstandeten ersten Sensor 7 der ersten Sensoreinheit 2 detektiert. Denn die erste Sensoreinheit 2 ist als Magnetsensoreinheit zum Detektieren der inversen Magnetostriktion ausgebildet, die den Sensorring 4 als Sensorelement und ein Magnetsensor 7 zum Erfassen von Änderungen im Magnetfeld des Sensorrings 4 umfasst.
Nach dem Erfassen des Drehmoments auf der Eingangsseite des Radlagers 1 wird das Drehmoment auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 mit der zweiten Sensoreinheit 3 zum Detektieren des Drehmoments erfasst.
Genau dargestellt, werden beim Erfassen des Drehmomentes auf der Ausgangsseite einwirkende Kräfte in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 mithilfe der Sensorelemente 8, 9 der zweiten Sensoreinheit 3 an dem im Vergleich zum drehbaren, ersten Lagerelement 5 ortsfesten, zweiten Lagerelement 10 detektiert.
Konkret dargestellt, werden die einwirkenden Kräfte F_Z und F_X-F , F_Y-F bzw. F_X-R , F_Y-R in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 mithilfe des von den Sensorelementen 8, 9 beabstandeten zweiten Sensors 11 der zweiten Sensoreinheit 3 detektiert.
Dabei umfasst das Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 ein Ermitteln der einwirkenden Kräfte auf der Ausgangsseite des Radlagers 1.
Die einwirkenden Kräfte F_X-F , F_Y-F wirken innerhalb der Radebene E auf das Radlager 1 ein und erzeugen die Momente um die Drehachse D des Radlagers 1 (vgl. Ausführungen zu 2).
Beim Ermitteln der einwirkenden Kräfte F_X-F , F_Y-F auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 wird das Drehmoment auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 durch Bildung des Produkts aus den aufsummierten, ermittelten einwirkenden Kräften F_X-F , F_Y-F und dem Radius R des Fahrzeugrades 12, das an dem Radlager 1 angeordnet ist, errechnet.
Das Errechnen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers 1 erfolgt dabei in einem Zustand, in welchem ein eingebrachtes Bremsmoment gleich null ist, um unbekannte Größen beim Errechnen auszuschließen.
Im Anschluss daran wird der Wirkungsgrad des Radlagers 1 durch Bildung des Quotienten aus dem erfassten Drehmoment der Ausgangsseite und dem erfassten Drehmoment der Eingangsseite errechnet.
Für den Fall, dass der errechnete Wirkungsgrad einen vorgegebenen Wert unterschreitet, kann eine Warnmeldung ausgegeben werden.
In einem weiteren Schritt kann der errechnete Wirkungsgrad aufgezeichnet werden und auch differenziert werden, um Extremwerte zu ermitteln.
Für den Fall, dass in dem differenzierten Wirkungsgrad Extremwerte ermittelt wurden, die einen vorgegebenen Referenzwert überschreiten, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Dabei wird die Warnmeldung, wie 3 zeigt auf eine Anzeige A für einen Nutzer ausgegeben.
Als Alternative zum Differenzieren kann nach dem Aufzeichnen des errechneten Wirkungsgrades dieser mit einem Referenzwert für den Wirkungsgrad des entsprechenden Radlagers 1 verglichen werden.
Dabei ist der Referenzwert in der Regel in einem Speicher hinterlegt.
Für den Fall, dass einer oder mehrere errechnete Wirkungsgrade den Referenzwert für den Wirkungsgrad des entsprechenden Radlagers 1 unterschreiten, wird eine Warnmeldung ausgegeben.
Dabei wird die Warnmeldung, wie 3 zeigt auf eine Anzeige A für einen Nutzer ausgegeben.
Das oben vorgestellte Verfahren kann selbstverständlich in beliebigen Zeitintervallen wiederholt werden.
In Ergänzung zu den oben vorgestellten Sensoreinheiten 2, 3 ist noch zu erwähnen, dass diese nicht nur als Magnetsensoreinheit zum Detektieren der inversen Magnetostriktion ausgebildet sein können, sondern auch als Dehnmessstreifen an einem Lagerelement des Radlagers 1 oder als induktive oder kapazitive Messsensoreinrichtung realisiert werden können.
Abschließend sei noch erwähnt, dass die einzelnen Schritte des oben vorgestellten Verfahren als ausführbarer Code für ein Computerprogrammprodukt, beispielsweise in Form eines USB Speichers oder einer CD-ROM oder eines ROMs, gespeichert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Radlager
2: erste Magnetsensoreinheit
3: zweite Magnetsensoreinheit
4: Sensorring
5: erstes Lagerelement
6: Antriebsachse
7: erster Magnetsensor
8: magnetisiertes Element
9: magnetisiertes Element
10: zweites Lagerelement
11: zweiter Magnetsensor
12: Rad / Fahrzeugrad
E: Radebene
D: Drehachse
R: Radius des Rades
S: Straße
F_X-R: Kraft auf Radlager 1
F_X-F: Kraft auf Fahrzeugrad 12
F_Y-R: Kraft auf Radlager 1
F_Y-F: Kraft auf Fahrzeugrad 12
F_Z: Gewichtskraft

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Radlagers (1) mit nachfolgenden Schritten: - Erfassen des Drehmoments auf der Eingangsseite eines Radlagers (1) mit einer ersten Sensoreinheit (2) zum Detektieren des Drehmoments, - Erfassen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) mit einer zweiten Sensoreinheit (3) zum Detektieren des Drehmoments, - Errechnen eines Wirkungsgrades des Radlagers (1) durch Bildung des Quotienten aus dem erfassten Drehmoment der Ausgangsseite und dem erfassten Drehmoment der Eingangsseite, - Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall, dass der errechnete Wirkungsgrad einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, - Aufzeichnen des errechneten Wirkungsgrades, - Differenzieren des errechneten Wirkungsgrades, um Extremwerte zu ermitteln, - Ermitteln von Extremwerten in dem differenzierten Wirkungsgrad, - Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall, dass einer oder mehrere ermittelte Extremwerte einen vorgegebenen Referenzwert überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 1, - Aufzeichnen des errechneten Wirkungsgrades, - Vergleichen des errechneten Wirkungsgrades mit einem Referenzwert für den Wirkungsgrad des entsprechenden Radlagers (1), - wobei vorzugsweise der Referenzwert in einem Speicher hinterlegt ist, - Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall, dass einer oder mehrere errechnete Wirkungsgrade den Referenzwert für den Wirkungsgrad des entsprechenden Radlagers (1) unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Erfassens des Drehmomentes auf der Eingangsseite eines Radlagers (1) nachfolgende Schritte umfasst: - Detektieren des Drehmoments mit einem Sensorelement (4), insbesondere einem Sensorring (4), der ersten Sensoreinheit (2), das zwischen einem drehbaren, insbesondere angetriebenen, ersten Lagerelement (5) des Radlagers (1) und einer Antriebsachse (6) angeordnet ist, und - vorzugsweise Detektieren des Drehmomentes mit einem vom Sensorelement (4) beabstandeten ersten Sensor (7) der ersten Sensoreinheit (2).
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Schritt des Erfassens des Drehmomentes auf der Ausgangsseite eines Radlagers nachfolgende Schritte umfasst: - Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) mithilfe eines Sensorelements (8, 9) der zweiten Sensoreinheit (3) an einem im Vergleich zu einem drehbaren, ersten Lagerelement (5) ortsfesten, zweiten Lagerelement (10), und - vorzugsweise Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) mithilfe eines von dem Sensorelement (8, 9) beabstandeten zweiten Sensors (11) der zweiten Sensoreinheit (3).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Detektieren von einwirkenden Kräften in verschiedenen Raumrichtungen auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) nachfolgende Schritte aufweist: - Ermitteln der einwirkenden Kräfte auf der Ausgangsseite des Radlagers (1), die innerhalb der Radebene (E) auf das Radlager (1) einwirken und die Momente um die Drehachse (D) des Radlagers (1) erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Ermitteln der einwirkenden Kräfte auf der Ausgangsseite des Radlagers den weiteren Verfahrensschritt umfasst: - Errechnen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) durch Bildung des Produkts aus den aufsummierten, ermittelten einwirkenden Kräften und dem Radius (R) des Rades (12), das an dem Radlager (1) angeordnet ist, - wobei vorzugsweise das Errechnen des Drehmoments auf der Ausgangsseite des Radlagers (1) in einem Zustand erfolgt, in welchem ein eingebrachtes Bremsmoment gleich null ist, um unbekannte Größen beim Errechnen auszuschließen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die erste und/oder zweite Sensoreinheit (2, 3) als Magnetsensoreinheit zum Detektieren der inversen Magnetostriktion ausgebildet ist, - wobei vorzugsweise die erste Sensoreinheit (2), ausgebildet als Magnetsensoreinheit, einen Sensorring (4) als Sensorelement und einen Magnetsensor (7) umfasst, der Änderungen im Magnetfeld des Sensorrings (4) detektiert, - wobei vorzugsweise die zweite Sensoreinheit (2), ausgebildet als Magnetsensoreinheit, ein Sensorelement (8, 9) und einen Magnetsensor (11) umfasst, der Änderungen im Magnetfeld des Sensorelements (8, 9) detektiert,
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die erste und/oder zweite Sensoreinheit (2, 3) als Dehnmessstreifen an einem Lagerelement eines Radlagers (1) oder eines Radträgers, und/oder - wobei vorzugsweise die erste und/oder zweite Sensoreinheit (2, 3) als induktive oder kapazitive Messsensoreinrichtung ausgebildet ist.
Computerprogrammprodukt, welches ausführbaren Code für das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche speichert.