DE112015005624T5

DE112015005624T5 - Lastbestimmungssystem für ein Wälzlager

Info

Publication number: DE112015005624T5
Application number: DE112015005624.6T
Authority: DE
Inventors: Hendrik Anne Mol
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-09-07
Also published as: CN107003194A; US10018524B2; US20170336278A1; CN107003194B; WO2016096418A1

Abstract

Die Erfindung startet bei einem Lastbestimmungssystem mit einem Sensorwälzlager in einer Radlagereinheit für Räder. Das Lager umfasst einen ersten Ring und einen zweiten Ring als einen Innenring und einen Außenring, wobei entweder der erste oder zweite Ring der Innenring sein kann, wobei der andere Ring der Außenring ist. Das System umfasst zumindest zwei Magnetsensoren (16), die an dem ersten Ring angebracht sind, um mit einem Zielring zu wechselwirken, der an dem zweiten Ring angebracht ist. Weiterhin umfasst das System eine Signalverarbeitungseinheit (26), die dazu ausgelegt ist, die Magnetsensorausgabe des zumindest einen Magnetsensors (16) zu empfangen, wobei die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, zumindest axiale Kräfte, die auf das Lager wirken, basierend auf der Amplitude der Magnetsensorausgabe, zu bestimmen Es wird vorgeschlagen, dass die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, einen Mittelwert der Ausgaben der zumindest zwei Magnetsensoren (16) zu berechnen und einen Logarithmus eines Verhältnisses der Mittelwerte zu berechnen, um eine Last, die auf das Lager wirkt, zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lastbestimmungssystem für ein Wälzlager und ein Verfahren zum Bestimmen einer Last auf ein Wälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager sind präzisionshergestellte Komponenten, deren Steifheit in mehr als einer Richtung vorhergesagt ist, so dass die Bewegung des Innenrings des Lagers bezüglich des Außenrings als eine Funktion von Last, Temperatur und thermalen Parametern vorhersagbar ist.
Es ist bekannt, die Lasten, die auf ein Lager wirken, zu messen, indem Dehnungsmessstreifen an dem Lager angebracht werden. Das Anbringen der Dehnungsmessstreifen zieht Schwierigkeiten in der Herstellung nach sich. Lastmessungen an Lagern erfordern das Ankleben der Dehnungsmessstreifen auf den Lageroberflächen. Dies ist zeitintensiv, kostenintensiv und schwierig zu automatisieren. Weiterhin ist bekannt, Lasten zu messen, indem Eddy-Current-Sensoren verwendet werden. Diese Lösung ist relativ teuer.
Insbesondere Radlager haben zwei Reihen, die sehr nahe aneinander sind, so dass sich die Kontaktlinien innerhalb der Stahlstruktur überlappen. Bei dieser Messposition überlappen sich die Deformationen von beiden Reihen. Es kann deshalb nicht bestimmt werden, wel che Reihe des Lagers belastet ist. Demnach ist es nicht möglich, zu sagen, ob das Fahrzeug eine rechte oder linke Kurvenfahrt unternimmt.
Bei Lagern mit sich drehendem Außenring würden die Dehnungsmesssignale kabellos übertragen werden müssen.
Verfahren zum Anwenden von kontaktlosen Sensoren, wie beispielsweise Magnetsensoren, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise in dem Dokument JP 2008-215977 A offenbart.
In dieser Technologie wird ein Sensorsystem, das zum Feststellen einer Radgeschwindigkeit für ABS (Antischlupf-Brems-System) oder eine Schlupfkontrolle, die die Frequenz des Sensorsignals auswertet, verwendet, um zusätzlich die Last, die auf das Lager wirkt, festzustellen. Zu diesem Zweck wird die Amplitude des Signals, das von dem Magnetsensor erhalten wird, ausgelesen. Die Amplitude des Magnetfelds, das zwischen einem Magnetsensor und einem Winkelzielring wirkt, hängt von dem axialen Abstand zwischen diesen Elementen ab und kann verwendet werden, um die relative axiale Position der Ringe zu bestimmen.
Kommerziell erhältliche Radlagereinheiten mit Sensoren sind für die Radgeschwindigkeitsdetektion optimiert, und die Periode des magnetisch aktiven Musters an oder in dem Zielring liegt bei 7 mm oder mehr. Diese Periode wird im Folgenden auch als die „Wellenlänge“ des Zielrings bezeichnet. Für übliche Zielringdurchmesser von 30 mm oder mehr führt diese Teilung zu einer ausreichenden Winkelauflösung und stellt ein ausreichend hohes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis und sauber detektierbare Pulse sicher. Die relativ große Wellenlänge stellt ein gutes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis sicher innerhalb der elastischen Bewegung des Lagers unter jeder Last und innerhalb der praktikablen Abstandsvariationen aufgrund der Platzierungstoleranzen des Sensors, aber erlaubt es nicht, die Last sehr genau zu detektieren, da die Wellenlänge relativ wenig mit der Verschiebung zwischen dem magnetischen Ring und dem magnetischen Sensor variiert. Eine kürzere Wellenlänge ermöglicht eine verbesserte Änderung zum Abstand.
Wenn Standardzielräder für die Lastdetektion, wie beispielsweise in JP 2008-215977 A offenbart, verwendet werden, hat die charakteristische Funktion, die die Abhängigkeit der Signalamplitude zu dem Abstand beschreibt, eine relativ geringe Neigung, so dass die Auflösung in der Abstandsdetektion gering ist. Der Grund für dieses ist klar: Da die Standardsensorräder auf die Detektion der Radgeschwindigkeit optimiert sind, sollte das Signal bei Variationen in dem Abstand soweit wie möglich unbeeinflusst sein.
Auf der anderen Seite offenbart die Anmeldung PCT/EP 2010/00345 ein Verfahren, bei dem Dehnungsmessstreifen auf dem Innenring oder dem Außenring des Lagers angebracht werden, um die elastischen Deformationen des Lagers zu messen. Die mittlere lokale Deformation ist ein Maß für die Lastvariation hinsichtlich einer Basislinie. Dennoch hängt diese Basislinie von einer Temperatur und thermalen Gradienten ab, die durch Reibungswärme erzeugt werden, so dass es normalerweise unmöglich ist, die absoluten Lasten aus den absoluten Dehnungen abzuleiten.
Folglich sind beide Verfahren unbefriedigend. Während das Verschiebungssensorverfahren unfähig ist, Effekte der lokalen Deformation oder thermalen Expansion in Betracht zu ziehen, hat die konventionelle Methode, die Dehnungsmessstreifen verwendet, Probleme beim Bestimmen der absoluten Werte für die Last.
Das Dokument EP 1 672 372 A1 lehrt die Last eines Wälzlagers zu detektieren, indem Signale von Sensoren, die mit Encodern wechselwirken, verwendet werden. Das Dokument EP 1 130 362 A2 lehrt ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Encoders mit einer Teilung von 1,5 mm. Das Dokument US 2008/243427 A1 offenbart einen Encoderring mit einem Magnetmuster, das sich über die Breite des Encoderrings derart verändert, dass eine Verschiebung des Encoderrings parallel zu seiner Breitenrichtung in einer Änderung des Offsets eines von einem Sensor detektierten Signals resultiert. Das Dokument FR 2 794 504 A1 offenbart ein weiteres Beispiel eines Wälzlagers mit Sensor.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung schlägt eine Lösung für die oben genannten Probleme vor und setzt bei einem Lastbestimmungssystem ein, das ein Wälzlager in einer Radlagereinheit für Räder aufweist, bei dem zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Sensoren ein oder mehrere relative Abstände zwischen sich drehenden und feststehenden Komponenten messen. Das Lager umfasst einen ersten Ring und einen zweiten Ring als einen Innenring und einen Außenring, wobei entweder der erste oder zweite Ring der Innenring sein kann, wobei der andere Ring der Außenring ist. Das System umfasst zumindest zwei Magnetsensoren, die an dem ersten Ring angebracht sind, um mit einem Zielrad wechsel zu wirken, das an dem zweiten Ring angebracht ist. Bei einer solchen Kombination ist die Amplitude der magnetischen Interaktion eine Exponentialfunktion des Abstands. Weiterhin umfasst das System eine Signalverarbeitungseinheit, die dazu ausgelegt ist, die Magnetsensorausgabe der zumindest zwei Magnetsensoren zu empfangen, wobei die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, zumindest axiale Kräfte, die auf das Lager wirken, basierend auf dem natürlichen Logarithmus der mittleren Amplitude der Magnetsensorausgaben und/oder dem Logarithmus eines Verhältnisses zweier derartiger mittleren Amplituden zu bestimmen, die zu Sensoren, die an im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten des Lagers angeordnet sind, gehören.
Es wird vorgeschlagen, dass die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, einen Mittelwert von zumindest einer Magnetsensorausgabe oder von jeder der zumindest zwei Magnetsensorausgaben zu berechnen, und die Breite des Spalts als eine Funktion des Mittelwerts zu berechnen. Vorzugsweise wird die Berechnung mittels der logarithmischen Funktion durchgeführt, um der natürlichen Exponentialfunktion in der Antwort des realen Objekts Rechnung zu tragen.
Die Erfindung ist auf verschiedene Arten von Wälzlagern, die in Radlagereinheiten für Automobile, Lastwagen oder Züge verwendet werden, anwendbar, inklusive doppelreihiger Wälzlager, Kegelrollenlager, toroidalen Rollenlager, Schrägkugellager oder Ähnlichen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt, einen Logarithmus des Mittelwerts zu berechnen, um die Breite des Spalts zu erhalten.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Lastbestimmungssystem mehrere Magnetsensoren aufweist, die an verschiedenen Positionen um einen Umfang des ersten Rings angeordnet sind, wobei die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, eine Verkippung des ersten Rings hinsichtlich des zweiten Rings, basierend auf den Signalen, die von den Magnetsensoren erhalten werden, zu berechnen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Lastfeststellungssystem mehrere Magnetsensoren, die an unterschiedlichen Positionen um einen Umfang des ersten Rings angeordnet sind, wobei die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, einen Kraftvektor, der eine auf das Lager wirkende Kurve beschreibt, zu berechnen.
Vorzugsweise ist die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt, einen Parameter zu bestimmen, der sich auf einen Verschleiß des Wälzlagers bezieht, und ein Signalrepräsentant eines verbleibenden Lagerlebens, basierend auf diesem Paramater, zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Lastbestimmungssystems gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, als ein ABS-System in einem Automobil.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Lager, das mit einem Lastbestimmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Lastbestimmungssystem weiterhin zumindest einen Deformationssensor zusätzlich zu dem Magnetsensor aufweist. Der Deformationssensor ist dazu ausgelegt, an einem Innenring oder an einem Außenring des Lagers angebracht zu sein, und die Signalverarbeitungseinheit ist dazu ausgelegt, die Deformationssensorausgabe des mindestens einen Deformationssensors zu empfangen. Der Deformationssensor kann als ein Standarddehnungsmessstreifen ausgebildet sein, der auf einer gemusterten Metallfolie, einem Halbleiter oder einem piezoelektrischen Dehnungsmessstreifen oder einem Faser-Bragg-Gitter (FBG) basiert, der an den Innenring oder den Außenring an zumindest einer Stelle, vorzugsweise an mehreren Stellen, die homogen über den Umfang verteilt sind, angebondet ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit weiterhin dazu ausgelegt, die Magnetsensorausgabe des Magnetsensors zu empfangen, und die Lagerlast als eine Funktion der Deformationssensorausgabe und der Magnetsensorausgabe zu berechnen.
Indem beide Arten von Sensorausgaben verwendet werden, ist die Erfindung fähig, die Vorteile von beiden Verfahren gemäß dem Stand der Technik zu kombinieren, und deren entsprechende Nachteile zu vermeiden, wie weiter unten beschrieben werden wird.
Durch die Verwendung der absoluten Abstandsmessung, basierend auf der Magnetsensorausgabe, ist das Verfahren und System fähig, den Drift, der durch Reibwärme induziert wird, zu tilgen, aber zusätzlich einen Weg bereitzustellen, um Lagerlasten und Lagersysteme mit mehreren elastischen Freiheitsgraden zu messen, was insuffizient ist, um ein oder mehrere Lastvektoren zu bestimmen. Dies tritt insbesondere bei doppelreihigen kompakten Radlagereinheiten auf, bei denen die zwei Reihen von Kugeln in großer Nähe zueinander angeordnet sind. Es ist bekannt, dass Kurvenfahrt-Lasten zu sehr ähnlichen Dehnungsmustern auf den Oberflächen von Lagern für sehr verschiedene Manöver führen und üblicherweise nicht durch die Verwendung von Dehnungsmessstreifen alleine festgestellt werden können.
Das Zielrad wird vorzugsweise zum Messen der Winkelposition des Lagers verwendet. In dem Zusammenhang der Erfindung kann das Zielrad jede Art von Rad oder Zahnrad sein, das magnetisch mit dem Magnetsensor wechselwirkt, um ein Sensorsignal herzustellen, das sich mit dem Abstand zwischen dem Sensor und dem Rad ändert.
Vorzugsweise ist das Zielrad derart angeordnet, dass es einer detektierenden Fläche des Sensors über einen axialen Spalt gegenüberliegt. Folglich sind der Abstand und demnach das Sensorsignal eine direkte Funktion der axialen Verschiebung zwischen dem Innenring und dem Außenring. Dennoch kann es möglich sein, winklig angestellte Detektierungsflächen oder Detektierungsflächen, die in radiale Richtung zeigen, in anderen Ausführungsbeispielen zu verwenden.
Vorzugsweise ist der Magnetsensor als ein Differenzial-Hall-Sensor ausgebildet. Ein Differenzial-Hall-Sensor, der vorzugsweise mit einem Rückseitenmagnet ausgestattet ist, wenn er mit einem magnetisch markantem sich drehenden Ring verwendet wird, beobachtet die räumliche Variation des Magnetfelds aufgrund des Durchgangs des geschlitzten magnetischen durchlässigen Stahlrings, Zielrings, Scheibe oder Zahnradzahns oder kann mit einem Zielring mit mehreren genau gefertigten Nord- und Südpolen auf seiner Oberfläche (Multipolmagnetring mit alternierend magnetisierten Regionen ähnlich einem Hallbach-Array) kombiniert werden.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Lagerlast als eine Funktion der Amplitude der Magnetsensorausgabe zu berechnen. Durch das Einschränken der Signalverarbeitung auf die Amplitude ist die Verarbeitung sehr vereinfacht im Vergleich zu den komplexeren Lösungen, bei denen mehr Informationen, beispielsweise über das Frequenzspektrum, aus dem Signal extrahiert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Sensorsignale zu verarbeiten, indem ein Drift der Sensorsignale, der durch Reibungswärme verursacht wird, vor dem Berechnen des Mittelwerts entfernt wird. Der Drift kann insbesondere basierend auf den Signalen des Deformationssensors berechnet werden.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Lastdetektionsverfahren, das in einem System wie oben beschrieben, implementiert ist. Das Verfahren umfasst das Berechnen eines Mittelwerts der zumindest einen Magnetsensorausgabe und das Berechnen der Breite des Spalts als eine Funktion des Mittelwerts. Gemäß der Erfindung kann das Verfahren weiterhin den Schritt des Berechnens einer Lagerlast als eine Funktion der Magnetsensorausgabe aufweisen.
Um eine ABS-Geschwindigkeitsdetektion durchzuführen, ist der sich drehende Ring der Lagereinheit oftmals bereits mit einem Multipolmagnetring ausgestattet. Die existierenden ABS-geschwindigkeitsdetektierenden Vorrichtungen können als Hardware verwendet werden, um die Erfindung in einer kostengünstigen Weise zu implementieren. Durch das Anordnen von zusätzlichen Hallsensoren an dem sich nicht drehenden Ring kann man die Verschiebung des sich drehenden Rings messen, da das Ausgabesignal des Hallsensors zu dem Abstand exponentiell in Beziehung steht.
Die obigen Ausführungsbeispiele der Erfindung genauso wie die angehängten Ansprüche und Zeichnungen zeigen viele charakterisierende Eigenschaften der Erfindung in spezifischen Kombinationen. Der Fachmann ist leicht befähigt, sich weitere Kombinationen oder Unterkombinationen dieser Eigenschaften auszudenken, um die Erfindung, die in den Ansprüchen definiert ist, an seine oder ihre spezifischen Bedürfnisse anzupassen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Darstellung eines Lastbestimmungssystems, das in einem Lager, das in eine Automobilradlagereinheit integriert ist, verwendet wird.
2 ist ein Zielring des Lastbestimmungssystems nach 1.
3 ist ein adaptierter Magnetsensor des Lastbestimmungssystems gemäß den 1 und 2.
4 ist eine schematische Darstellung einer Sensorausgabe des Sensors gemäß 3 für verschiedene Breiten eines Spalts.
5 ist ein Graph, der die Relation zwischen der Breite des Spalts zwischen dem Sensor und dem Zielring und einer Signalamplitude des Sensorsignals illustriert.
6 ist ein Graph, der eine Relation zwischen einer Teilungswellenlänge/Periode des Zielrings gemäß 2 und einer exponentiellen Abfallkonstante in der Relation, die in 5 illustriert ist, illustriert.
7 illustriert eine Relation zwischen einem Verkippen des Zielrings und einer lateralen Kraft, die auf die Lagereinheit wirkt.
8 illustriert einen Vergleich zwischen einer lateralen Kraft, die auf die Lagereinheit wirkt, so wie sie durch das Lastbestimmungssystem gemäß der Erfindung abgeschätzt ist, und der lateralen Kraft, die tatsächlich angelegt ist.
9 ist ein Sensorsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier gleich beabstandeten Magnetsensoren mit radialen Spalten zu einem Encoderring.
10 ist eine Schnittansicht des Sensorsystems nach 9.
11 ist ein Graph, der die Werte, die für die Breiten des Spalts bestimmt werden, zeigt, so wie sie basierend auf den Signalen von zwei oder mehr der Magnetsensoren von 9 und 10 bestimmt werden.
12 ist ein schematisches Diagramm, das die Datenverarbeitung illustriert, die von der Signalverarbeitungseinheit eines Systems gemäß der Erfindung durchgeführt wird, um einen Kraftvektor in Echtzeit zu berechnen.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Radlagereinheit eines Automobils mit einem Lager 10, das als ein Doppelreihen-Wälzlager ausgebildet ist. Das Lager weist einen Innenring 12, der an einer Achse befestigt ist, und einen Außenring auf. Die Radlagereinheit ist mit einem integrierten ABS (Antischlupf-Brems-System) ausgestattet und mit einem Zielring 18 ausgestattet, der als ein geschlitzter, magnetisch durchlässiger Stahlring ausgebildet ist und an dem Außenring 14 befestigt ist.
Der Zielring 18 ist in 2 dargestellt und ist als ein Stahlring mit Schlitzen und sich radial erstreckenden Partitionsfingern, die die Schlitze separieren, ausgebildet. Der Abstand der Schlitze in radiale Richtung, das heißt die Teilung w des Rings beträgt ungefähr 3 bis 4 mm und ist deshalb kleiner als die Teilung von Zielringen, die üblicherweise in Standard-ABS-Sensoren verwendet werden, bei denen die Periodenlänge zwischen 6 mm und 8 mm liegt. Hier und in dem Folgenden wird die Periodenlänge auch als Wellenlänge w beschrieben. Die Teilungswellenlänge w kann beispielsweise entlang einem gekrümmten Abschnitt eines Kreises, der die Mittelpunkte der radial inneren Ränder der Schlitze verbindet, gemessen werden.
3 ist eine schematische Darstellung eines Sensors 16, der als ein Differenzial-Hall-Sensor mit einem Rückseitenmagnet ausgebildet ist, der die räumliche Variation des Magnetfelds aufgrund des Durchgangs des geschlitzten magnetisch durchlässigen Stahlzielrings 18 beobachtet. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Zielringe aus geschlitzten magnetisch durchlässigen Stahlringen limitiert, sondern kann mit Stahlscheiben, Zahnrädern oder magnetisierten Zielringen, die mehrere genau hergestellte Nord- und Südpole an ihren Oberflächen aufweisen, verwendet werden. Im letzteren Fall ist auch ein Differenzial-Hall-Sensor ohne Rückseitenmagnet anwendbar.
Wie in 3 dargestellt, umfasst der Magnetfeldsensor 16 ein Joch 20 in Umfangsrichtung des Zielrings 18 und bedeckt mehrere Wellenlängen des Zielrings 18. Ein Rückseitenmagnet 22 ist an einem Mittelteil des Jochs 20 vorgesehen und erzeugt magnetische Feldlinien, die durch einen oder mehrere Differenzialmagnetfeldsensoren 21, die zumindest an einem der zwei magnetischen Kreise, die durch einen Schenkel des Jochs 20 verlaufen und den Zielring hindurchgehen, angeordnet sind. Wenn ein Endabschnitt des Jochs 20, das dem Zielring 18 gegenüberliegt, über einen Schlitz des Zielrings angeordnet ist, werden die Magnetfeldlinien unterbrochen oder zumindest stark abgeschwächt, während sie leicht durch einen Spalt G zwischen dem Zielring 18 und den Endflächen des Jochs 20 und des Differenzialmagnetfeldsensors 21 in der Mitte davon hindurchgehen, wenn letztere über einem Partitionierungsfinger des Zielrings 18 angeordnet sind.
Wenn der Zielring 18 sich unterhalb des Sensors 16 dreht, oszilliert das Magnetfeld, das von dem Differenzialmagnetfeldsensor 21 gemessen wird, deshalb mit einer Frequenz, die der Frequenz der durchlaufenden Schlitze des Zielrings 18 entspricht.
Es ist wichtig, zu bemerken, dass die Amplitude dieser Oszillation von der Breite des Spalts G zwischen dem Sensor 16 und dem Zielring 18 abhängt, genauer gesagt zwischen den Endflächen des Jochs 20 und des Differenzialmagnetfeldsensors und den Partitionierungsfingern des Zielrings 18. Essentieller Weise ist die Amplitude eine exponentiell abfallende Funktion der Breite des Spalts G. Diese Breite wird hierin und im Folgenden auch „Abstand“ genannt.
Rückkehrend zu 1 werden mehrere Sensoren 16 der in 3 dargestellten Art an dem Umfang des Zielrings 18 bereitgestellt. In dem tatsächlichen Ausführungsbeispiel werden vier Sensoren 16 an Winkeln 0°, 90°, 180° und 270° bereitgestellt, obwohl nur einer von ihnen der Einfachheit halber dargestellt ist. Wenn der Innenring 12 des Lagers und demnach der Zielring 18 hinsichtlich des Außenrings 14 verkippt, beispielsweise aufgrund einer Last, die auf das Lager wirkt, verändern sich die Abstände zwischen den Sensoren und dem Zielring 18 proportional zu einem Sinus des Verkippwinkels und erhalten deshalb unterschiedliche Werte auch in Fällen, bei denen die Abstände in einer Konfiguration, bei der der Innenring 12 und der Außenring 14 perfekt zueinander ausgerichtet sind, identisch sind. Die Daten, die von den Sensoren 16 erhalten werden, werden paarweise verarbeitet, wobei Paare oder gegenüberliegende Sensoren mit einem Winkelabstand von 180° verwendet werden, wobei die Breiten der Spalte, wie sie durch die Messung der verschiedenen Sensoren bestimmt werden, abgezogen werden können.
Wenn andererseits der Innenring 12 axial hinsichtlich des Außenrings 14 verschoben ist, ändern sich die Abstände, die von dem Distanzsensor 16 beobachtet werden, in einer identischen Weise.
Es ist daher möglich, die axialen Verschiebungen der Ringe und die Verkippwinkel der Ringe mit einer hohen Genauigkeit zu messen, indem die Sensoren 16 verwendet werden. Die Genauigkeit hängt insbesondere von der Abfallkonstante des exponentiellen Verhältnisses zwischen dem Abstand und der Amplitude der Sensorsignale ab. Ein hoher Wert der Abfallkonstante entspricht einer hohen Genauigkeit und ein niedriger Wert der Abfallkonstante entspricht einer niedrigen Genauigkeit.
Die Sensoranordnungen der oben beschriebenen Art sind aus ABS-Systemen bekannt, in denen axiale Kräfte auf das Lager wirken, wobei die axiale Verschiebung und die Verkippwinkel nicht interessant sind, da das ABS-System nur die longitudinale Beschleunigung steuert, die von der Frequenz der Sensorsignale und nicht von deren Amplitude abgeleitet wird. Die Interferenz der axialen Verschiebungen oder Verkippung ist deshalb verkleinert, wenn Geometrien mit kleinen exponentiellen Abfallkonstanten mit Werten rund um 0,5 mm^–1 verwendet werden. Der Wert der exponentiellen Abfallkonstante hängt insbesondere von der Wellenlänge der Schlitze in dem Zielring 18 ab. Lange Wellenlängen entsprechen einem langsamen Abfall, während kurze Wellenlängen einem schnellen Abfall entsprechen. ABS-Sensoren auf dem Markt verwenden üblicherweise Wellenlängen von ungefähr 6 mm bis 8 mm. Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine bessere als 10%ige Genauigkeit für die Lastmessung erreicht werden kann, wenn existierende ABS-Systeme verwendet werden mit einer relativ moderaten Magnetringqualität und mit einer Teilungsperiodenwellenlänge zwischen 6 und 8 mm.
Der ABS-Sensor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine kleinere Teilungswellenlänge w, insbesondere eine Wellenlänge w von weniger als 4 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, um so Werte der exponentiellen Abfallkonstante von 2,0mm^–1 oder mehr, zu erreichen.
Abgesehen von dem Magnetsensor 16 ist der Außenring mit vier gleich beabstandeten Dehnungsmesssensoren 24 ausgestattet, die an der radialen Außenfläche des Außenrings 40 angebondet sind. Abhängig von der Art der Anwendung können die Dehnungsmesssensoren 24 von Plastikabdeckungen geschützt sein und/oder in Vertiefungen oder in einer umfänglichen Nut eingebettet sein.
Die Dehnungsmesssensoren 24 sind sensitiv hinsichtlich lokaler Deformationen der äußeren Fläche des Außenrings, insbesondere hinsichtlich Dehnungsdeformationen. Dennoch führen Temperaturänderungen oder thermale Gradienten in dem Lager unausweichlich zu lokalen Deformationen, die aus der thermalen Expansion des Materials resultieren und diese Beiträge sind nicht direkt abhängig von der Kraft, die auf das Lager wirkt.
Weiterhin unterscheiden die Signale der Dehnungsmessstreifen 24 nicht zwischen verschiedenen Deformationszuständen des Außenrings 14. Beispielsweise kann eine Scherdeformation in einer ersten axialen Richtung, die durch Kräfte, die bei einem Kurvenfahrtmanöver auf die rechte Seite erzeugt werden, zu dem gleichen Sensorausgabemuster führen wie eines, das bei einem Kurvenfahrtmanöver nach rechts erhalten wird, da die zwei korrespondierenden Deformationsmuster Spiegelbilder des jeweils anderen hinsichtlich einer radialen Mittelebene des Rings sind, so dass die Sensoren 24, die auf dieser Ebene angeordnet sind, den Unterschied nicht sehen können.
Die Dehnungsmesssensoren 24 haben deshalb begrenzte Fähigkeiten, absolute Werte der Kräfte zu detektieren und können keine Informationen hinsichtlich der Richtung, in welche die Kräfte wirken, detektieren.
Das Lastbestimmungssystem ist mit einer Signalverarbeitungseinheit 26 ausgestattet, die Signale von den Dehnungsmesssensoren 24 und von den Magnetsensoren 16 empfängt, und verwendet die kombinierten Sensorsignale, um die Last, die auf das Lager wirkt, zu bestimmen, wobei die unterschiedlichen Frequenzkomponenten separat behandelt werden, wie im Detail in WO 2011/154016 A1 diskutiert wurde. Der Inhalt der letztgenannten Anmeldung bezieht sich auf die Verarbeitung von Signalen von Dehnungsmesssensoren 24, und ist hierin durch Referenz mit aufgenommen. Insbesondere werden die Sensorsignale vorverarbeitet, indem eine Drift der Sensorsignale, die durch Reibungswärme verursacht wird, vor dem Berechnen des Mittelwerts entfernt.
Die axialen Kraftkomponenten werden hauptsächlich basierend auf den Signalen, die von den Magnetsensoren 16 empfangen werden, bestimmt, wie weiter unten beschrieben wird.
4 ist eine schematische Darstellung einer Sensorausgabe des Sensors gemäß 3 für verschiedene Breiten eines Spalts. Wie dargestellt, ist die Sensorausgabe grob sinusoidal mit einer Frequenz, die der Frequenz der vorbeilaufenden Löcher in dem Zielring entspricht. Eine große Amplitude entspricht einem engen Spalt G und eine kleine Amplitude einem breiten Spalt G. Im Wesentlichen ist die Variation der Differenzialhallsensorspannung von dem vorbeilaufenden Zielring unter ihm eine Funktion des Abstands oder der Breite des Spalts G. Je größer der Abstand, desto kleiner wird das Signal. 4 ist ein Bild der Hallsensorspannung als Funktion des Winkels für einen Stahlzielring mit 48 Schlitzen (7,5 Grad für einen kompletten Sinus), bei dem beispielsweise ein IC-MZ-Chip (ein kommerziell erhältlicher 2,000 mm Differenzialsensor) und ein 0,4 T bis 1T Rückseitenmagnet verwendet werden. Die benachbarten Spuren illustrieren das Signal, wenn der Sensor 16 in Schritten von 0,1 mm von dem Zielring 18 wegbewegt wird.
5 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Breite des Spalts G zwischen dem Sensor 16 und dem Zielring 18 und der Signalamplitude des Sensorsignals in einer logarithmischen Auftragung illustriert. Die gerade Linie in der logarithmischen Auftragung zeigt eine exponentielle Relation, wobei der Best Fit als gestrichelte Linie angezeigt ist, der einem Abfallfaktor von –1,6466 mm^–1 in dem dargestellten Beispiel entspricht. Der exakte Wert der Amplitude hängt von der Geometrie des Magnet und Joch-Systems und der von der Geometrie der Zähne oder Schlitze oder Stangen in den magnetisch leitenden Zielring 18 ab.
6 ist ein Graph, der eine Relation zwischen einer Teilungswellenlänge/Periode des Zielrings gemäß 2, und einer exponentiellen Abfallkonstante in der Relation, die in 5 dargestellt ist, illustriert.
Wie bereits oben diskutiert, ist der Wert des Exponenten insbesondere sensitiv auf die Periodenwellenlänge w des Zielrings, und in geringerem Ausmaß von der Breite des Rings und dem Radius der Krümmung. Im Allgemeinen ist der Exponentenwert in einem Wertebereich von –0,7 bis –3,5, und der Exponent wird negativer, wenn sich die Periodenlänge verkleinert. Grob gesprochen resultiert eine Periodenlänge von 7 mm in einem Exponenten von ungefähr –1, während eine Periodenlänge von 2,5 mm in einem Exponenten in der Größenordnung von –2,6 resultiert.
Um die Genauigkeit zu maximieren, sollte man die Anzahl der Polpaarungen des Magnetrings maximieren. Das erforderliche Minimum ist üblicherweise 40, während die Kosten steil ansteigen für mehr als 100 Schlitze. Die Umfangslänge von einer Nord-Süd-Kombination ist vorzugsweise mehr als 3 mm und weniger als 6 mm. Indem dieser Parameterbereich verwendet wird, können exponentielle Abfallkonstanten von –2,3 bei 3 mm, –2 bei 4 mm und –1,2 bei 6 mm erwartet werden. Ähnliche Beziehungen können erwartet werden für variable Reluktanz. Somit müssen die Herstellungskosten des Zielrings gegenüber der gewünschten Genauigkeit abgewogen werden.
Somit werden Periodenlänge und exakte Geometrieadaptionen verwendet, um die Distanzmessung auf die Größe und Anwendung der Wälzlager 10 abzustimmen. Für eine hohe Auflösung sind kurze Wellenlängen bevorzugt, aber die Strafe ist, dass der Sensor 16 eine sehr exakte Anordnung und Abstand aufweisen muss, wenn er befestigt wird.
Im Fall eines magnetisch durchlässigen Teils, wie beispielsweise eines Zahnrads oder einer geschlitzten Scheibe haben die Muster Toleranzen in Geometrie und Materialzusammensetzung und Unwucht und Flachheit der Scheibe oder des Rads 18. Deshalb sind die sinuswellenartigen Variationen, die von dem Hallsensor gemessen werden, nicht exakt und variieren von Ort zu Ort. Ähnlich können, im Fall eines Magnetrings, die Magnete, die in das Material einprogrammiert sind, von Ort zu Ort variieren. Das Ergebnis ist, dass die Signale, die erhalten werden, leicht in Phase und Amplitude variieren.
Der Effekt der Sinuswellenamplitudenvariation ist minimiert, durch das Mittelwertbilden der Amplitude über eine Umdrehung. Die Signalverarbeitungseinheit 26 berechnet deshalb diesen Mittelwert. Die Mittelwertsberechnung über eine Rotation führt zu einer sehr stabilen Auslesung der Signalamplitude und es ist dann möglich, die Amplitude als Funktion des Abstands des Zielrings 18, des Magnetrings oder der magnetisch leitenden (durchlässigen) Ferritrings, Zahnrads oder scheibenförmigen Teils zu kalibrieren. Die Kalibrierung wird erreicht, indem eine geeignete Charakteristik, wie sie in 4 dargestellt ist, in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 26 abgespeichert ist.
Die Form des räumlichen Differenzialmagnetfelds ist ebenfalls im Allgemeinen nicht sinusoidal. Dennoch ist es möglich, indem die geometrische Form der Zahnradzähne, oder die Geometrie der Schlitze und Stangen in der Stahlblechscheibe angepasst werden, die Signalform zu optimieren, und die totale harmonische Verzerrung auf praktikable Werte, weit unterhalb von 2 % THD zu bringen, so dass die Genauigkeitsabschätzungen der mittleren Amplitude nicht ernsthaft verschlechtert ist, wenn ein Mittelwert über ein wenig weniger oder ein wenig mehr als 360° in praktischen automatisierten Messungssituationen genommen wird.
Durch Verwendung der beispielhaften obigen Datensätze wird abgeschätzt, wie genau der Abstand w des sich drehenden Zielrings 18 abgeschätzt werden kann. Der erste Schritt ist die Messung einer Antwort B als Funktion des Abstands X_actual. Die Standardabweichung von B, wenn sich die Scheibe dreht, ist zwischen 45 und 55-mal kleiner als für B selbst. Zuerst wird der Abstand aus der Durchschnittsamplitude B aus der Inversen des Fit-Models berechnet:: Distance X_estimate = –1/1.6466·ln(B/0.5052). (1)
Der Rand X_estimate mit der B +/– 3-fachen Standardabweichung ist 8,5 Mikromenter.
Für die Kurvenfahrt eines Fahrzeugs in einer starken Kurve von ungefähr 1G Zentrifugalkraft ist die Reifen-Straßen-Kontaktlast in lateraler Richtung des Fahrzeugs in der Größenordnung von 5 kN. Das Lager erfährt eine kombinierte axiale Last von 5 kN und ein korrespondierendes Kurvenfahrtmoment von 1,6 kNm. Wenn wir eine Verkipp-Bewegung von 0,100 mm an dem Teilungsradius des ABS-Zielrings erwarten, kann eine Differenzialbewegung von 0,200 mm gemessen werden. Nachdem dies abgeleitet wurde, ist es möglich, dies mit einer Adaption eines ABS-Sensors, wie oben beschrieben, zu tun bei einer Auflösung von 8,5 µm, so dass dann die Lastauflösung in der Größenordnung von 200 N ist.
Die tatsächliche Bewegung des Lagers kann wesentlich sein, wie Experimente gezeigt haben.
7 zeigt eine Relation zwischen einer Verkippung des Zielrings und einer lateralen Kraft, die auf die Lagereinheit wirkt. 7 ist ein Bild der relativen axialen Bewegung, die mit Eddy-Current-Sensoren gemessen werden, um die Verkippungsmomentkorrektheit des Innenrings zu dem Außenring der Radlagereinheit, die in einem BMW E60-Testfahrzeug verwendet wurde, als eine Funktion der Kurvenfahrtkräfte, die auf das Rad wirken (laterale Radkontaktkraft Fy), zu beweisen. Mehrere Tests lieferten ähnliche Resultate.
Das Fit-Modell, das an der Verkippungsmessung angewandt wird, führt zu einer Abschätzung der lateralen Kräfte aus der Verkippungsbewegung. Die Resultate sind als durchgängige Linien angezeigt, die als eine Charakteristik in der Signalverarbeitungseinheit gespeichert werden können.
8 illustriert einen Vergleich zwischen einer lateralen Kraft, die auf die Lagereinheit wirkt, wie sie durch das Lastbestimmungssystem gemäß der Erfindung abgeschätzt wurde, und einer lateralen Kraft, die tatsächlich angelegt ist. Der Vergleich zeigt, dass eine zuverlässige Detektion der axialen Kräfte realisierbar ist, wenn eine Sensoreinheit gemäß der Erfindung verwendet wird.
Abgesehen von der Lastbestimmung kann die Signalverarbeitungseinheit 26 die Sensorinformation für andere Zwecke, beispielsweise zum Überwachen und Erzeugen von Wartungsinformationen verwenden. Insbesondere kann die Signalverarbeitungseinheit 26 dazu ausgelegt sein, ein axiales Spiel des Wälzlagers 10 zu bestimmen, und ein Signalrepräsentant des verbleibenden Lagerlebens basierend auf dem axialen Spiel, zu erzeugen.
9 ist ein Sensorsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Magnetsensoren 16a–16d mit Gleichbeabstandung von 90° und mit radialer Orientierung, das heißt mit radialen Spalten Ga–Gd zwischen den detektierenden Flächen der Sensoren 16a–16d und einem Magnetencoderring 18, der in diesem Ausführungsbeispiel an dem Innenring 12 eines Lagers angebracht ist.
10 ist eine Schnittansicht durch das Sensorsystem gemäß 9. Die Spalten Ga, Gc haben Breiten h1, h2 in radialer Richtung des Lagers. Beim Kurvenfahren verkippt sich der Innenring 12 des Radlagers in einem Automobil gegen den Außenring 14. Dies resultiert in einer Veränderung des Abstands und der Breiten ha, hc von einigen 100 µm an beiden Seiten des Lagers. Indem zumindest zwei Sensoren gegenüberliegend voneinander verwendet werden, ist es ermöglicht, die Verkippung zu messen. Wenn mehr als ein Paar von Sensoren angeordnet ist, ist es möglich, ein Deformationsmodell der Lagereinheit aufzusetzen und Lasten in den verschiedenen Freiheitsgraden inklusive Unwucht, Verkippung und Deformationen der Ringe zu messen.
Die Erfindung schlägt vor, dass die Datenverarbeitungseinheit 26 dazu ausgelegt ist, die Signale zu verarbeiten, indem die gemessenen Signale über eine oder mehrere volle Rotationen des Rings als Mittelwerte berechnet werden. Dies kompensiert eine Unwucht und Befestigungsgenauigkeiten des Magnetrings. Dann wird die RMS-Amplitude des Signals berechnet. Der RMS-Wert kann berechnet werden, indem die bekannte Integrationsmethode verwendet wird, aber er kann auch abgeschätzt werden, indem das Signal gleichgerichtet wird und der sich bewegende Mittelwert berechnet wird. Die Periode des sich bewegenden Mittelwerts hängt demnach von der Geschwindigkeit, die von der ABS-Sensorfunktion der Datenverarbeitungseinrichtung 26 gemessen wird, ab.
Der Abstand wird abgeschätzt, indem ein inverses Modell der Sensoranordnung (konvertiere mTesla zu Verschiebung) verwendet wird: 1/k·ln(x), wobei k der Abfallfaktor der Anordnung, der zuvor genannt wurde, und x die gemessene Magnetfeldstärke ist. Der exponentielle Abfall wird invertiert, indem der Logarithmus genommen wird. Abhängig von dem Modell kann die inverse Funktion auch adaptiert werden. Wenn mehr als ein Sensorpaar verwendet wird, wird der Kraftvektor berechnet, indem ein linearisiertes Lagermodell verwendet wird.
11 ist ein Graph, der die inkrementellen Werte Δha, Δhb zeigt, die für die Breiten ha, hb der Spalten bestimmt sind, so wie sie basierend auf den Signalen von zwei der Magnetsensoren aus 9 und 10 bestimmt wurden. Die inkrementellen Werte Δha, Δhb oder die Höhenvariationen unterscheiden sich von den absoluten Werten der Breiten ha, hb durch einen vorgegebenen Offset. Durch die Berechnung des Logarithmus eines Verhält nisses der Mittelwertsignale, die von Paaren von Sensoren erhalten werden, die im Wesentlichen an gegenüberliegenden Positionen befestigt sind, ist es möglich, den Offset der Signale aufgrund von Toleranzen oder einer Unwucht in einer sehr bequemen Weise zu eliminieren. Es ist wohl bekannt, dass der Logarithmus eines Verhältnisses von zwei Zahlen die Differenz der Logarithmen der Zahlen ist und sich konstante und identische Vorfaktoren der Zahlen gegenseitig auslöschen. Das Ergebnis der Berechnung entspricht deshalb dem Unterschied der Kurven in 11, der ein zuverlässiger Parameter zum Bestimmen einer Verkippung oder Kurvenfahrtkraft ist.
12 ist ein schematisches Diagramm, das die Datenverarbeitung illustriert, die von der Datenverarbeitungseinheit 26 eines Systems gemäß der Erfindung verwendet wird, um einen Kraftvektor in Echtzeit zu berechnen. Für jeden Sensor 16a–16d wird die Höhenvariation Δha–Δhd berechnet, indem ein quadratierter Mittelwert x oder ein RMS der Signalamplitude genommen wird, beispielsweise als
wobei S(t) das Signal ist, das von dem entsprechenden Sensor erhalten wird, und T die Periode ist für eine Mittelwertberechnung in einem Mittelwertberechnungsschritt S1 und für das nachfolgende Nehmen des Logarithmus von der Amplitude x geteilt durch einen Abfallfaktor k, die vorher in einer Kalibrierungsprozedur festgelegt wurden.
Die Höhenvariationen Δha–Δhd werden in ein Lagermodell eingegeben, das für die elastischen Module Mx, My, Mz des Lagers berücksichtigt, um den Kraftvektor in Echtzeit zu berechnen.

Claims

Lastbestimmungssystem mit einem Sensorwälzlager (10) in einer Radlagereinheit für Räder, wobei das Lager (10) einen ersten Ring (14) und einen zweiten Ring (12) als einen Innenring und einen Außenring aufweist, wobei der erste Ring (14) hinsichtlich des zweiten Rings (12) durch eine auf das Lager wirkenden Last verkippt oder axial verschoben ist, wobei das System aufweist: a. zumindest zwei Magnetsensoren (16), die an dem ersten Ring (14) angebracht sind, um mit einem Zielring (18) zu wechselwirken, der an dem zweiten Ring (12) angebracht ist, wobei der Zielring (18) derart angeordnet ist, dass er einer detektierenden Oberfläche der Magnetsensoren (16) über einen Spalt (G) hinweg gegenüberliegt, wobei der Spalt (G) dazu ausgelegt ist, dass eine Breite des Spalts (G) sich als eine Funktion eines Verkippwinkels und/oder einer axialen Verschiebung der Ringe (12; 14) ändert; b. eine Signalverarbeitungseinheit (26), die dazu ausgelegt ist, die Magnetsensorausgabe der zumindest zwei Magnetsensoren (16) zu empfangen, wobei die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, zumindest axiale Kräfte, die auf das Lager (10) wirken, basierend auf der Amplitude der Magnetsensorausgabe zu bestimmen, wobei die Amplitude von der Breite des Spalts (G) zwischen dem Sensor (16) und dem Zielring (18) abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, einen Mittelwert der Ausgabewerte der zumindest zwei Magnetsensoren (16) bzw. eine Ausgabe zu berechnen und einen Logarithmus eines Verhältnisses der Mittelwerte zu berechnen, um eine Last, die auf das Lager (10) wirkt, zu bestimmen.
Lastbestimmungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, einen Logarithmus des Mittelwerts der Ausgabewerte der mindestens zwei Magnetsensoren (16) zu berechnen, um die Breite des Spalts (G) am Ort des Sensors (16) zu bestimmen.
Lastbestimmungssystem nach Anspruch 1 oder 2 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Magnetsensoren (16) an einander im Wesentlichen gegenüberliegenden Positionen am Umfang des ersten Rings (14) angeordnet sind, wobei die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, eine Verkippung des ersten Rings (14) hinsichtlich des zweiten Rings (12) basierend auf den Signalen, die von den Magnetsensoren (16) erhalten werden, zu berechnen.
Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastbestimmungssystem mehrere Magnetsensoren (16), die an unterschiedlichen Positionen um einen Umfang des ersten Rings (14) angeordnet sind, aufweist, wobei die Signalverarbeitungseinheit (26) dazu ausgelegt ist, einen Kraftvektor, der eine Kurvenfahrtlast, die auf das Lager wirkt, beschreibt, zu berechnen.
Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielring (18) derart angeordnet ist, dass er einer detektierenden Fläche des Magnetsensors (16) mit einem radialen Spalt (G) gegenüberliegt.
Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetsensor (16) als ein Differenzialhallsensor ausgebildet ist.
Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielring (18) als ein geschlitzter magnetisch durchlässiger Stahlring ausgebildet ist.
Lastbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielring (18) als Zielring (18) mit alternierend magnetisierten Bereichen ausgebildet ist.
Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, einen Parameter zugehörig zu einem Verschleiß des Wälzlagers zu bestimmen und einen Signalrepräsentanten eines verbleibenden Lagerlebens basierend auf dem Parameter zu erzeugen.
Verwendung eines Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, als ABS System in einem Automobil.
Fahrzeug mit einem Lager, das mit einem Lastbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
Verfahren zum Bestimmen einer Last, die auf ein Sensorwälzlager in einer Radlagereinheit für Räder wirkt, wobei das Lager einen ersten Ring (12) und einen zweiten Ring (14) als einen Innenring und einen Außenring aufweist, wobei der erste Ring (12) hinsichtlich des zweiten Rings (14) aufgrund einer auf das Lager wirkenden Last verkippt oder axial verschoben ist, wobei das Verfahren aufweist: a. Empfangen einer Magnetsensorausgabe von zumindest zwei Magnetsensoren (16), die an dem ersten Ring angebracht sind, um mit einem Zielring (18) zu wechselwirken, der an dem zweiten Ring angebracht ist, wobei der Zielring (18) derart angeordnet ist, dass er einer detektierenden Oberfläche des Magnetsensors (16) über einen Spalt (G) hinweg gegenüberliegt, wobei der Spalt (G) dazu ausgelegt ist, dass eine Breite des Spalts (G) sich als eine Funktion eines Verkippwinkels und/oder einer axialen Verschiebung der Ringe (12; 14) ändert; b. Berechnen von zumindest axialen Kräften, die auf das Lager wirken, basierend auf der Amplitude der Magnetsensorausgabe, wobei die Amplitude von der Breite des Spalts (G) zwischen dem Sensor (16) und dem Zielring (18) abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist das Berechnen eines Mittelwerts der Ausgabewerte der zumindest zwei Magnetsensoren (16) und das Berechnen eines Logarithmus eines Verhältnisses der Mittelwerte, um eine Last, die auf das Lager (10) wirkt, zu bestimmen.