Antriebssystem mit einem Lagerverkippungsdetektierungssystem und Elektro- oder Hybridfahrzeug mit diesem

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem sowie ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug.

In den letzten Jahren ist das Interesse an Elektrofahrzeugen insbesondere auf- grund eines wachsenden Umweltbewusstseins mehr und mehr gestiegen.

Bei Elektroautos können unter anderem neben zentralen und radnahen Elektromotoren auch elektrische Radnabenantriebe eingesetzt werden. Elektrische Radnabenantriebe sind eine besondere Ausführungsform eines Elektromotors und umfassen einen Elektromotor, welcher direkt in ein Rad eines Fahrzeuges eingebaut ist und gleichzeitig die Radnabe trägt, so dass ein Teil des Motors mit dem Rad umläuft.

Bei Elektromotoren, insbesondere bei als Radnabenantrieb ausgestalteten E- lektromotoren, stellt die Laufgenauigkeit des Motorrotors eine wichtige Anforderung dar. Um eine möglichst hohe Kraft- beziehungsweise Momentendichte zu erreichen wird der Luftspalt zwischen Stator und Rotor möglichst gering ausgelegt. Äußere Einwirkungen, beispielsweise Seitenkräfte bei Kurvenfahrten, können jedoch, insbesondere bei als Radnabenantrieb ausgestalteten Elektromoto- ren, zu einer Verkippung des Rotor- beziehungsweise Radlagers und damit auch des Rotors führen. Eine Verkippung des Rotors kann dabei zu einem magnetischen Kräfteungleichgewicht im Luftspalt führen, welches eine Lager- verkippung weiter unterstützt. Aus der DE102004024851 A1 ist eine Lageranordnung zur Lagerung wenigstens eines Maschinenteils bekannt, die wenigstens ein erstes und ein zweites Piezoelement aufweist. Mit diesen Piezoelementen kann unter anderem eine Verkippung wenigstens eines Maschinenteils detektiert werden.

Aus der US201 1 /0031836A1 ist ein System zur Erkennung einer Verschiebung eines Rotors einer dynamoelektrischen Maschine aus ihrer Gleichgewichtsposition bekannt. Besagte Verschiebung kann mit einem elektromagnetischen oder magnetischen Sensor, insbesondere einem induktiven Sensor, einem kapaziti- ven Sensor oder einem Wirbelstromsensor erfasst werden. Ferner kommen optische und/oder akustische Sensoren zur Messung der Verschiebung infrage.

Gegenstand der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verkippung des Lagers beziehungsweise des Rotors zu erkennen, insbesondere um ein Anschleifen des Rotors am Stator zu verhindern und/oder einen Schaden im System zu erkennen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 . Das Lager zwischen dem stehenden Teil und dem drehbaren Teil kann insbesondere ein Radlager sein. Das Antriebssystem ist insbesondere für ein Fahrzeug, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, geeignet.

Durch das Lagerverkippungsdetektierungssystem kann vorteilhafterweise eine Lagerverkippung erkannt und entgegen gewirkt werden. Zum Einen kann ein Derating oder gezieltes Ansteuern der Antriebssysteme (Torque Vectoring) veranlasst werden, um auf das Lager wirkende Kräfte und damit auch die Verkip- pung zu reduzieren. Zum Beispiel kann, beispielsweise als Erweiterung eines ESP-Systems, die Raddrehzahl und/oder das Bremsmoment und/oder das Antriebsmoment von einem oder mehreren Fahrzeugrädern gezielt erniedrigt und, insbesondere bei Radnabenantrieben, im Gegensatz zu konventionellen ESP- Systemen, sogar gezielt erhöht werden, um auf das Lager wirkende Kräfte und die Verkippung zu reduzieren. Weiterhin kann ein Warnhinweis an den Fahrzeugführer ausgegeben werden, um diesen auf ein Anpassen der Fahrweise und/oder auf die Durchführung von Wartungsarbeiten hinzuweisen. Bei Nicht- beachtung kann sogar ein Notlaufmodus des Antriebssystems veranlasst werden, in welchem die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs steuerungstechnisch eingeschränkt wird. Insgesamt können so Schäden des Antriebssystem, insbesondere des Rotors und Stators, vermieden werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine interne Dokumentation der Lagerbelastung beziehungsweise Lagerverkippung erfolgen. So können vorteilhafterweise Rückschlüsse auf die Nutzung des Fahrzeuges, gegebenenfalls einen Missbrauch des Fahrzeuges und/oder den Zustand des Systems, insbesondere des Lagers, gezogen werden. Wenn sich zum Beispiel aus der Auswertung von bereits vorhandenen Sensoren ergibt, dass die Belastung des Lagers nicht hoch sein kann und das Lager beziehungsweise der drehbar gelagerte Teil des System dennoch stark verkippt, kann dies ein Hinweis auf einen Lagerschaden oder einen Schaden im System sein, und beispielsweise der Fahrzeugführer auf die Durchführung von Wartungsarbeiten hingewiesen werden.

Der Elektromotor kann ein Innenläufer oder ein Au ßenläufer sein. Der Elektromotor kann einen Rotorträger zum Befestigen des Rotors an einem Lager, insbesondere am drehbaren Teil eines Radlagers, beispielsweise an einem drehbaren Außenring oder Innenring eines Radlagers, aufweisen. Vorzugsweise ist der Elektromotor als Motor und Generator betreibbar.

Im Rahmen einer Ausführungsform weist der Stator als Elektromagnete dienende Statorwicklungen auf. Das Lagerverkippungsdetektierungssystem kann dabei zur Detektion einer Lagerverkippung Daten über die Induktivität, insbe- sondere der Statorwicklungen, auswerten. Dies liegt darin begründet, dass sich durch eine Verkippung des Rotors gegenüber dem Stator insbesondere der magnetische Widerstand zwischen den beiden Körpern verändern kann. Insbesondere kann eine Verkippung eine Erhöhung der Induktivität der Stator- Wicklungen vor allem senkrecht zur Kippachse zur Folge haben. Über eine Messung der Induktivität, insbesondere der Statorwicklungen, kann somit der Grad der Verkippung festgestellt werden. Diese Vorgehensweise kann insbesondere bei geringen Drehzahlen vorteilhaft sein. Die Messung der Induktivität, insbesondere der einzelnen Statorwicklungen, kann dafür direkt oder indirekt erfolgen. Auf einer direkten oder indirekten Messung der Induktivität der einzelnen Statorwicklungen basieren auch sensorlose Verfahren zur Feststellung des elektrischen Rotorwinkels, beispielsweise INFORM, Spannungs- /Stromraumzeigermodulation. Derartige Verfahren können daher vorteilhafter- weise - gegebenenfalls mit einigen Modifikationen - für die Detektion einer La- gerverkippung genutzt werden. So kann vorteilhafterweise ein Mehrfachnutzen ohne den Einsatz von zusätzlichen Systemen erzielt werden. Zudem kann hierdurch vorteilhafterweise das Maß, insbesondere der Grad, einer Lagerverkip- pung bestimmt und eine quantifizierbare Aussage über die Verkippung des La- gers beziehungsweise der mit dem Lager verbundenen Bauteile, insbesondere des Rotors, getroffen werden.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wertet das Lagerverkippungsde- tektierungssystem zur Detektion einer Lagerverkippung Daten über die, insbe- sondere in den Statorwicklungen, induzierte Gegenspannung ((Gegen-EMK) im motorischen Betrieb) und/oder die, insbesondere in den Statorwicklungen, induzierte Spannung ((EMK) generatorischer (Leerlauf-)Betrieb) aus. Diese Vorgehensweise kann insbesondere bei hohen Drehzahlen vorteilhaft sein. Da eine Reduktion des magnetischen Widerstandes zwischen Rotor und Stator - bei gleichbleibender magnetischer Feldstärke des Rotors - insbesondere einen höheren magnetischen Fluss durch die Statorwicklungen zur Folge haben kann, kann sich ebenfalls die induzierte Gegenspannung, die durch die zeitliche Änderung des Flusses durch die betrachtete Statorwicklung bestimmt wird erhöhen. Somit können sensorlose, EMK basierte Verfahren, welche derzeit zur Messung der Rotordrehzahl verwendet werden, - gegebenenfalls mit einigen Modifikationen - für die Detektion einer Lagerverkippung genutzt werden. So kann vorteilhafterweise ein Mehrfachnutzen ohne den Einsatz von zusätzlichen Systemen erzielt werden. Zudem kann hierdurch vorteilhafterweise das Maß, insbesondere der Grad, einer Lagerverkippung bestimmt und eine quantifizierbare Aussage über die Verkippung des Lagers beziehungsweise der mit dem Lager verbundenen Bauteile, insbesondere des Rotors, getroffen werden.

Durch eine Kombination der beiden vorstehenden Ausführungsformen kann die Lagerverkippungsdetektion über den gesamten Drehzahlbereich erfolgen.

Da es sich insbesondere um eine analoge Messgröße handelt, deren Genauigkeit im Wesentlichen von Produktionstoleranzen und eingesetzter Messtechnik abhängig ist, kann auch der zeitliche Verlauf der Verkippung bestimmen wer- den, welcher Rückschlüsse auf die Belastung der verschiedenen Bauteile, wie Lager oder Wellen, und/oder deren Verschlei ß zu lässt.

Anstelle der sensorlosen Verfahren kann auch ein Resolver, insbesondere ein Platinen-Resolver, zur Detektion einer Lagerverkippung eingesetzt werden.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wertet das Lagerverkippungsde- tektierungssystem zur Detektion einer Lagerverkippung Daten von einem Resolver aus. Hierdurch kann vorteilhafterweise ebenfalls das Maß, insbesondere der Grad, einer Lagerverkippung bestimmt und eine quantifizierbare Aussage über die Verkippung des Lagers beziehungsweise der mit dem Lager verbundenen Bauteile, insbesondere des Rotors, getroffen werden.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der drehbar gelagerte Teil des Antriebssystems einen Permanentmagnete aufweisenden Geberring (En- coderring) und der stehende Teil des Antriebssystems mindestens einen auf den Geberring gerichteten, Sensor zur Messung der magnetischen Flussdichte auf. Der mindestens eine Sensor kann - analog zur ABS-Sensierung, das Magnetfeld des Geberrings (Encoderrings) auslesen. Dabei kann das Lagerverkip- pungsdetektierungssystem zur Detektion einer Lagerverkippung insbesondere Daten des mindestens einen Sensors zur Messung der magnetischen Flussdichte auswerten. Insbesondere kann der stehende Teil des Antriebssystems mindestens zwei auf den Geberring gerichtete Sensoren zur Messung der magnetischen Flussdichte aufweisen, wobei das Lagerverkippungsdetektierungssystem zur Detektion einer Lagerverkippung Daten der Sensoren zur Messung der magnetischen Flussdichte auswertet.

Im Rahmen einer Ausgestaltung ist mindestens einer der Sensoren zur Messung der magnetischen Flussdichte oberhalb oder unterhalb des Lagers, insbesondere in einer auf das Lager bezogenen Stellung in einem Bereich zwischen einer 1 1 -Uhr-Stellung und einer 1 -Uhr-Stellung und/oder zwischen einer 5-Uhr- Stellung und einer 7-Uhr-Stellung, angeordnet, und/oder mindestens einer der Sensoren ist zumindest im Wesentlichen in der Ebene des Lagers, insbesondere in einer auf das Lager bezogenen Stellung in einem Bereich zwischen einer 8-Uhr-Stellung und einer 10-Uhr-Stellung und/oder zwischen einer 2-Uhr- Stellung und 4-Uhr-Stellung, angeordnet.

Bei den Sensoren zur Messung der magnetischen Flussdichte kann es sich sowohl um aktive als auch um passive Sensoren handeln. Beispielsweise können als Sensor zur Messung der magnetischen Flussdichte insbesondere magnetoresistive Sensoren, induktive Sensoren und/oder Hall-Sensoren eingesetzt werden.

Neben den Verfahren, die gegebenenfalls bestehende Sensoren ausnutzen, kann auch eine, insbesondere direkte, Abstandsmessung durch einen oder mehrere zusätzlich eingebundene, geeignete Sensoren durchgeführt werden.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wertet das Lagerverkippungsde- tektierungssystem zur Detektion einer Lagerverkippung daher Daten von mindestens einem Abstandssensor aus. Vorteilhafterweise erfolgt die Positionie- rung des beziehungsweise der Abstandssensoren möglichst weit von der Laufachse entfernt, da achsferne Bauteile bei einer Lagerverkippung um eine größere Strecke ausgelenkt werden als achsnahe Bauteile und so eine genauere Bestimmung des Maßes, insbesondere Grads, einer Lagerverkippung erfolgen kann.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wertet das Lagerverkippungsde- tektierungssystem zur Detektion einer Lagerverkippung Daten von einem Anschlagsensor aus. Der Anschlagsensor weist insbesondere ein elektrisches Kontaktelement auf, welches am stehenden Teil des Antriebssystems beabstandet zum drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems angeordnet ist. Dabei ist der Anschlagsensor insbesondere derart angeordnet, dass dieser beim Überschreiten eines vorbestimmten Maßes einer Lagerverkippung von dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems berührbar ist. Beim Überschreiten eines vorbestimmten Maßes einer Lagerverkippung ist dabei insbesondere ein elektrischer Kontakt, insbesondere Stromkreis, zwischen dem e- lektrischen Kontaktelement und dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssys- tems schließbar und beispielsweise ein elektrisches Signal ausgebbar.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform tritt eine Berührung des Anschlagsensors und des drehbaren Teils des Antriebssystems und/oder ein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrischen Kontaktelement und dem drehbaren Teil des Antriebssystems bei einem geringeren Maß einer Lagerverkippung ein als eine Berührung des Stators und Rotors. Auf diese Weise können vorteilhafterweise rechtzeitig, insbesondere die bereits erläuterten, gegensteuernden Maßnahmen ergriffen und eine Beschädigung des Rotors und/oder Stators vermieden werden.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der Anschlagsensor ein Anschlagelement auf. Das Anschlagelement kann insbesondere dazu ausgelegt sein, bei einer Kollision beziehungsweise einem Anlaufen des drehenden Teils den Kraftfluss zwischen den drehenden und den stehenden Bauteilen zu über- tragen und damit den Rotor vor einer Kollision mit dem Stator und/oder das Lager vor einer Überlast zu schützen. Das Anschlagelement und der Anschlagsensor können daher auch als Anlaufelement beziehungsweise Anlaufsensor bezeichnet werden. Um Schleifgeräusche zu vermeiden, ist es vorteilhaft das Anschlagelement aus einem akustisch neutralen Material auszubilden. Als Material für das Anschlagelement eignet sich unter Anderem beispielsweise Messing. Im Rahmen einer Ausgestaltung ist das Maß einer Lagerverkippung, welches zu einer Berührung zwischen dem Anschlagsensor und dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems führt, dasselbe wie jenes, welches zum Schließen eines elektrischen Kontakts beziehungsweise Stromkreises zwischen dem e- lektrischen Kontaktelement und dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssys- tems führt, da in dieser Ausgestaltung der drehbar gelagerte Teil beim Überschreiten des vorbestimmten Lagerverkippungsmaßes direkt das elektrische Kontaktelement berührt und dabei den elektrischen Kontakt schließt. Dabei kann insbesondere das Anschlagelement als elektrisches Kontaktelement dienen.

Das Anschlagelement kann dabei insbesondere derart positioniert sein, dass es bei einer starken Lager- beziehungsweise Rotorverkippung die Bewegung eines der verkippenden Bauteile in der Weise detektiert, dass es durch axiale oder radiale Berührung einen Stromkreis schließt. Hierüber kann eine einfache 1 /0- Detektierung eines Anschlags erfolgen.

Je nach Anforderung kann der Anschlagsensor auch ein zurückgesetztes elektrisches Kontaktelement aufweisen, welches erst nach einem gewissen Verschlei ß elektrisch kontaktierbar ist. Zum Beispiel kann das elektrische Kontakt- element in einer, mit einer elektrischen Isolationsschicht versehenen Bohrung innerhalb des Anschlagelements ausgebildet sein, so dass ein elektrischer Kontakt beziehungsweise Stromkreis erst nach Verschleiß des Anschlagelements und der Isolationsschicht geschlossen werden kann. Insbesondere kann der Anschlagsensor ein Isolationselement zur elektrischen Isolation des elektri- sehen Kontaktelements von dem Anschlagelement umfassen. Im Rahmen dieser Ausgestaltung ist das Maß einer Lagerverkippung, welches zu einer Berührung zwischen dem Anschlagsensor und dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems führt, in der Regel ungleich demjenigen, welches zum Schließen eines elektrischen Kontakts beziehungsweise Stromkreises zwischen dem e- lektrischen Kontaktelement und dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems führt, da ein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrischen Kontaktelement und dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems erst nach einem zumindest teilweisen Abrieb des Anschlagelements und des Isolationselements durch eine oder mehrere Berührungen mit dem drehbar gelagerten Teil des Antriebssystems schließbar ist. Diese Information kann zudem genutzt werden, um einen Warnhinweis, beispielsweise mittels einer Warnleuchte, an den Fahrzeugführer auszugeben, um einen Austausch des Anschlagelements zu veran- lassen.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Anschlagsensor axial oder radial, insbesondere axial, bezüglich des drehbar gelagerten Teils des Antriebssystems angeordnet.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Anschlagsensor lagerfern und/oder benachbart zu einem Bauteil des drehbar gelagerten Teils des Antriebssystems, welches einen großen Durchmesser aufweist, angeordnet. Den Anschlagsensor auf einem großen Durchmesser so anzuordnen, dass er einen axialen Anschlag darstellt, ist besonders vorteilhaft, da eine axiale Bewegung der anschlagenden Bauteile durch den Cosinus des Verkippungswinkels beschrieben wird. Damit ergeben sich insbesondere geringere Anschlagkräfte und eine genauere Abstimmmöglichkeit als bei einem radial positionierten An- schlagsensor beziehungsweise Anschlagelement.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Antriebssystem eine Reibungsbremse. Die Reibungsbremse kann insbesondere ein drehbares Reibelement und mindestens ein, an das Reibelement anpressbares Bremselement umfassen. Zum Beispiel kann die Reibungsbremse eine Trommelbremse oder eine Scheibenbremse sein. Das Reibelement kann beispielsweise eine Bremstrommel oder Bremsscheibe sein. Das Bremselement kann dementsprechend einen Bremsbelag oder Bremsklotz umfassen oder ein Bremsbelag oder Bremsklotz sein. Das Bremselement kann beispielsweise durch eine Bremsba- cke oder einen Bremssattel an das Reibelement anpressbar sein. Der drehbar gelagerte Teil des Antriebssystems kann insbesondere das Reibelement, insbesondere die Bremstrommel oder die Bremsscheibe, umfassen. Dabei kann insbesondere der Anschlagsensor bei einer Lagerverkippung von dem Reib- element, insbesondere der Bremstrommel oder der Bremsscheibe, berührbar sein.

Das Antriebssystem kann insbesondere ein größeres Antriebssystem aus mindestens zwei als Radnabenantriebe ausgebildeten Elektromotoren sein. Insbe- sondere um durch gezielte Ansteuerung des Antriebssystems auf das beziehungsweise die Lager wirkende Kräfte zu reduzieren und eine Lagerverkippung auszugleichen, ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsystem mindestens zwei, gegebenenfalls sogar vier, als Radnabenantrieb ausgebildete Elektromotoren umfasst, insbesondere da die Raddrehzahl und/oder die Bremsmomente und/oder die Antriebsmomente der damit angetriebenen Räder unabhängig voneinander sowohl erniedrigt als auch erhöht werden können.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Antriebssystem daher mehrere, insbesondere mindestens zwei, beispielsweise vier, Radnabenantrie- be mit einem stehenden Teil und einem drehbar gelagerten Teil, wobei jeweils der stehende Teile den Stator und der drehbar gelagerte Teil den Rotor eines Elektromotoren umfasst.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Antriebssystem eine Sicherheitseinrichtung zum Verarbeiten von, von dem Lagerverkippungsdetek- tierungssystem ermittelten Lagerverkippungsdaten.

Insbesondere kann die Sicherheitseinrichtung dazu ausgelegt sein, insbesondere beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes, eine gezielte Ansteu- erung des Antriebssystems (Derating, Torque Vectoring) zu veranlassen, um auf das Lager wirkende Kräfte und damit die Lagerverkippung zu reduzie-ren. Dies kann beispielsweise durch gezielte Erhöhung und/oder Erniedrigung der Raddrehzahl und/oder des Bremsmoments und/oder des Antriebsmoments von einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs erfolgen.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Sicherheitseinrichtung dazu ausgelegt sein, insbesondere beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes, einen Warnhinweis, insbesondere an den Fahrzeugführer, auszugeben, insbesondere um auf ein Anpassen der Fahrweise und/oder die Durchführung von Wartungsarbeiten hinzuweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Sicherheitseinrichtung dazu ausgelegt sein, insbesondere beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes, einen Notlaufmodus des Antriebssystems, beispielsweise mit eingeschränkter Leistungsfähigkeit des Antriebssystems, zu veranlassen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Sicherheitseinrichtung dazu ausgelegt sein, Lagerverkippungsdaten zu speichern und/oder auszugeben, insbesondere um die Lagerbelastung beziehungsweise Lagerverkippung zu dokumentieren und/oder um eine Aussage über die Nutzung des Fahrzeuges und/oder den Zustand des Systems, insbesondere des Lagers (Lagerschaden), beispielswei- se die Anzahl und/oder das Maß von, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Lagerverkippung, zu treffen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug welches ein erfindungsgemäßes Antriebssystem umfasst.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Daten über die Induktivität von als Elektromagnete dienenden Statorwicklungen eines Stators, und/oder

Daten über die, insbesondere in als Elektromagnete dienenden Stator- Wicklungen eines Stators, induzierte Gegenspannung ((Gegen-EMK) im motorischen Betrieb) und/oder induzierte Spannung ((EMK) generatorischer (Leerlauf-)Betrieb), und/oder

Daten von mindestens einem Abstandssensor, und/oder Daten von mindestens einem Anschlagsensor, und/oder

Daten von einem Resolver, und/oder

Daten von einem ABS-Sensorsystem, und/oder

Daten von mindestens einem Raddrehzahlsensor, insbesondere eines ABS-Systems, und/oder

Daten von mindestens einem, insbesondere auf einen Permanentmagnete aufweisenden Geberring (Encoderring) gerichteten, Sensor zur Messung der magnetischen Flussdichte, beispielsweise magnetoresistiven Sensor, induktiven Sensor oder Hall-Sensor,

zur Detektion einer Lagerverkippung, insbesondere des Vorliegens und/oder Grades einer Lagerverkippung, eines Lagers, insbesondere eines Elektromotor, beispielsweise eines als Radnabenantrieb ausgebildeten Elektromotors zu bestimmen. Insbesondere kann die Lagerverkippungsdetektion verwendet werden, um eine gezielte Ansteuerung (Derating, Torque Vectoring) eines Antriebssystems zu veranlassen, welches insbesondere als Radnabenantriebe ausgebildete Elektromotoren umfasst, beispielsweise in dem die Raddrehzahl und/oder das Bremsmoment und/oder das Antriebsmoment von einem oder mehreren Rä- dern des Fahrzeugs gezielt erhöht und/oder erniedrigt wird, zum Beispiel um eine Lagerverkippung eines oder mehrerer der Elektromotoren auszugleichen.

Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen und deren Beschreibung sollen zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen dienen und nicht dazu herangezogen werden die Erfindung in irgendeiner Form einzu- schränken. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Antriebssystems mit einem Anschlagsensor; Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Antriebssystems mit einem Anschlagsensor; Fig. 3a eine schematische, perspektivische Ansicht eines stehenden Teils eines Radlagers, welches mit zwei magnetoresistiven Sensoren ausgestattet ist;

Fig. 3b eine schematische Draufsicht auf das in Fig. 3a gezeigte Radla- ger;

Fig. 4 eine schematische Skizze zur Veranschaulichung einer sensorlosen Messung einer Lagerverkippung; und Fig. 5 eine schematische Skizze zur Veranschaulichung eine Messung einer Lagerverkippung mit einem Resolver.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematische Querschnitte durch Ausführungsfor- men von Antriebssystemen, welche mit einem Anschlagsensor 10 ausgestattet sind. Da die Antriebssysteme im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sind, sind in den Figuren nur Ausschnitte der Gesamtquerschnitte gezeigt.

Figur 1 zeigt, dass das Antriebssystem einen stehenden Teil S und einen dreh- bar gelagerten Teil D sowie einen Elektromotor mit einem Stator 1 und Rotor 2 umfasst. Dabei umfasst der stehende Teil S des Antriebssystems den Stator 1 und der drehbar gelagerte Teil D des Antriebssystems den Rotor 2. Figur 1 veranschaulicht, dass das Antriebssystem ein als Innenläufer ausgestalteter elektromotorischer Radnabenantrieb ist.

Figur 1 illustriert weiterhin, dass der Rotor 2 mit einem Rotorträger 5 verbunden ist. Der Rotorträger 5 ist wiederum über eine Schraubverbindung 6 mit einem drehbaren Außenring 4b eines Radlagers und einer Radfelge (nicht dargestellt) verbunden. Der drehbare Außenring 4b des Radlagers ist wiederum über ein Wälzkörper 4c umfassendes Wälzlager mit dem stehenden Teil 4a des Radlagers verbunden. Die Wälzkörper 4c sind in Wälzlagerkäfigen (nicht dargestellt) angeordnet, wobei das Radlager durch eine mit einem Wälzlagerinnenring 4d zusammenwirkende Spannvorrichtung 4e spannbar ist. Mit dem Rotorträger 5 ist durch mehrere Schraubverbindungen 7 eine Bremstrommel 3 einer Trommelbremse verbunden, wobei innerhalb der Bremstrommel 3 Bremsbacken 8 angeordnet sind, welche gegen die innere Mantelfläche der Bremstrommel 3 pressbar sind.

Die Figuren 1 und 2 illustrieren, dass der Anschlagsensor 10 jeweils am stehenden Teil S des Antriebssystems angebracht ist.

Im Rahmen der in Figur 1 gezeigten, ersten Ausführungsform weist der An- schlagsensor 10 ein im Wesentlichen blockförmiges Anschlagelement 12 aus Messing auf, welches auch als elektrisches Kontaktelement 1 1 dient. Das Anschlag- und Kontaktelement 1 1 ,12 ist am stehenden Teil S des Antriebssystems axial beabstandet zum drehbar gelagerten Teil D des Antriebssystems angeordnet. Beim Überschreiten eines vorbestimmten Maßes einer Lagerverkippung ist der Anschlagsensor 10 von dem drehbar gelagerten Teil D des Antriebssystems, insbesondere von der Bremstrommel 3, berührbar. Da das Anschlagelement 1 1 ,12 im Rahmen dieser Ausführungsform auch als elektrisches Kontaktelement dient, wird im Wesentlichen gleichzeitig mit einer Berührung zwischen der Bremstrommel 3 und dem Anschlag- und Kontaktelement 1 1 ,12 ein elektri- scher Kontakt, insbesondere Stromkreis, zwischen dem Anschlag- und Kontaktelement 1 1 ,12 und der Bremstrommel 3 geschlossen, welches als Signal für das Vorliegen einer starken Lagerverkippung ausgegeben werden kann.

Die im Rahmen von Figur 2 gezeigte, zweite Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass der Anschlagsensor 10 ein elektrisches Kontaktelement 1 1 , ein Anschlagelement 12 und ein Isolationselement 1 3 zur elektrischen Isolation des elektrischen Kontaktelements 1 1 und des Anschlagelements 12 umfasst. Figur 2 veranschaulicht, dass daher ein elektrischer Kon- takt, insbesondere Stromkreis, zwischen dem elektrischen Kontaktelement 1 1 und der Bremstrommel 3 erst nach einem zumindest teilweisen Abrieb des Anschlagelements 12 und des Isolationselements 13 durch eine oder mehrere, beispielsweise zahlreiche, Berührungen der Bremstrommel 3 und des An- Schlagelementes 12 schließbar ist.

Die Figuren 3a und 3b zeigen Ansichten eines stehenden Teils 4a eines Radlagers. Die Figuren 3a und 3b zeigen, dass der stehende Radlagerteil 4a zwei Sensoren 20,21 zur Messung der magnetischen Flussdichte aufweist, welche auf einen am drehbaren Teil des Radlagers angeordneten Geberring (Encoderring) (nicht dargestellt) richtbar sind, insbesondere um eine Lagerverkippung zu detektieren. Bei den Sensoren 20,21 zur Messung der magnetischen Flussdichte kann es sich beispielsweise um axial oder radial ablesende Hall-Sensoren oder magnetoresistive Sensoren handeln. Derartige Sensoren können analog zur ABS-Sensierung das Magnetfeld des Geberrings (Encoderrings) auslesen. Einer der beiden Sensoren 20 zur Messung der magnetischen Flussdichte ist oberhalb des Lagers 4a, insbesondere in einer auf das Lager 4a bezogenen 12- Uhr-Stellung angeordnet. Der andere Sensor 21 ist im Wesentlichen in der E- bene des Lagers 4a, insbesondere in einer auf das Lager bezogenen 3-Uhr- Stelung angeordnet. Durch Gegenrechnung der Amplituden der aufgenommen sinusförmigen Signale kann vorteilhafterweise auf die Verkippung des Radlagers und der mit dem Radlager 4a verbundenen Bauteile rückgeschlossen werden. Figur 4 veranschaulicht skizzenhaft eine sensorlose Messung einer Lagerverkippung eines Rotors 2 bezüglich eines eisenhaltigen Stators 1 , wobei das Bezugszeichen L für Luft steht. Durch die Lagerverkippung ändert sich der magnetische Widerstand zwischen den beiden Körpern. Eine Verkippung hat dabei insbesondere eine Erhöhung der Induktivität der Statorwicklungen vor allem senkrecht zur Kippachse zur Folge. Figur 5 veranschaulicht skizzenhaft eine Messung einer Lagerverkippung eines mit einem Resolver-Rotor 32 ausgestatteten Rotors 2 bezüglich eines Resolver- Stators 31 eines Resolvers 30. Figur 5 zeigt, dass der Resolver 30 Übertragerwicklungen 33, Erregerwicklungen 34 und Sinuswicklungen 35 aufweist. Auf Höhe der Verkippungsachse kann die Induktivität insbesondere unverändert bleiben. Oberhalb kann sich der magnetische Widerstand zwischen dem Resol- ver-Stator 31 und Resolver-Rotor 32 reduzieren, während sich im unteren Bereich ein gegenläufiger Effekt einstellt. Da der magnetische Widerstand unter der Annahme einer sehr hohen magnetischen Leitfähigkeit im Bereich außer- halb der beiden Resolverplatinen 31 ,32 direkt proportional zur Länge des Luftspaltes sein kann und der magnetische Widerstand des oberen und unteren Bereichs insbesondere eine Parallelschaltung darstellen können, kann insbesondere die Reduktion des magnetischen Widerstandes im oberen Bereich ü- berwiegen. Dies kann auch unter einer Annahme einer geringeren magneti- sehen Leitfähigkeit gelten, wobei die relative Induktivitätsänderung insbesondere geringer ausfällt. Dieser Effekt ist mit mehreren Methoden messbar, beispielsweise über die Eigeninduktivitäten der einzelnen Spulen oder deren Kop- pel-/Gegeninduktivitäten, zum Beispiel über eine Strom-/Spannungsmessung.

Bezugszeichenliste

S stehender Teil des Antriebssystems

D drehbar gelagerter Teil des Antriebssystems 1 Stator

2 Rotor

3 Bremstrommel

4a stehender Teil des Radlagers

4b drehender Teil des Radlagers

4c Wälzkörper

4d Wälzlagerinnenring

4e Wälzlagerverspannung

4f Lagerbefestigungsschrauben

5 Statorträger

6 Rotorträgerbefestigungsschraube

7 Bremstrommelschraubverbindung

8 Bremsbacke

10 Anschlagsensor

1 1 elektrisches Kontaktelement

12 Anschlagelement

13 Isolationselement

20 magnetoresistiver Sensor in 12-Uhr-Stellung

21 magnetoresistiver Sensor in 3-Uhr-Stellung L Luft

30 Resolver

31 Resolverstator

32 Resolverrotor

33 Übertragerwicklungen

34 Erregerwicklungen

35 Sinuswicklungen