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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A TORQUE LOADING OF A DRIVESHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/138369
Kind Code:
A1
Abstract:
Method and device for determining the torque loading of a driveshaft of a motor vehicle, comprising at least the following steps: (a) determining the position of at least one first reference point (2) in a first section (3) of the shaft (1) and generating a first reference signal (22); (b) determining the position of at least one second reference point (4) in a second section (6) of the shaft (1), which section is spaced apart from the first section (3) in the direction of an axis (5) of the shaft (1), and generating a second reference signal (23); (c) evaluating the relative position (7) of the at least one first reference signal (22) to the at least one second reference signal (23); (d) determining the torque loading by means of the relative position (7).

Inventors:
CERMAK HERBERT (DE)
PROELSS JOACHIM (DE)
ZIERZ MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/004185
Publication Date:
November 20, 2008
Filing Date:
May 11, 2007
Export Citation:
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Assignee:
GKN DRIVELINE DEUTSCHLAND GMBH (DE)
CERMAK HERBERT (DE)
PROELSS JOACHIM (DE)
ZIERZ MICHAEL (DE)
International Classes:
G01L3/10
Domestic Patent References:
WO1996020395A11996-07-04
Foreign References:
US4939435A1990-07-03
EP1197725A22002-04-17
US20050044968A12005-03-03
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RÖSSLER, Matthias (Karlstrasse 76, Düsseldorf, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung einer Drehmomentbelastung einer ein Drehmo- ment übertragenden Welle (1 ) umfassend zumindest die folgenden Schritte:

(a) Lagebestimmung zumindest eines ersten Referenzpunktes (2) in einem ersten Abschnitt (3) der Welle (1) und generieren eines ersten Referenzsignals (22);

(b) Lagebestimmung zumindest eines zweiten Referenzpunktes (4) in einem, vom ersten Abschnitt (3) in Richtung einer Achse (5) der Welle (1) beabstandeten, zweiten Abschnitt (6) der Welle (1) und generieren eines zweiten Referenzsignals (23);

(c) Bewerten der Relativlage (7) des zumindest einen ersten Referenzsignals (22) zum zumindest einen zweiten Referenzsignal (23); (d) Bestimmung der Drehmomentbelastung mittels der Relativlage (7).

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die Bestimmung einer Drehmomentbelastung einer Welle (1) eines Antriebsstranges (8) eines Kraftfahrzeuges (9) im Betrieb erfolgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem wenigstens in Schritt (a) oder in Schritt (b) ein der Rotation der Welle (1) entsprechendes Impulssignal generiert und erfasst wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem wenigstens in Schritt (a) oder in Schritt (b) für die Lage der Referenzpunkte (2, 4) ein Verlaufsignal (22, 23) erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem in Schritt (a) ein erstes Referenzsignal (22) und in Schritt (b) ein zweites Referenzsignal (23) erzeugt wird und Schritt (c) die Bewertung eines Phasenversatzes

zwischen dem ersten Referenzsignal (22) und dem zweiten Referenzsignal (23) umfasst.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem ein Ka- librierprozess durchgeführt wird, wobei während eines bekannten Lastzustandes der Welle (1) wenigstens die Relativlage oder die Drehmomentbelastung mit einem bekannten Parameter verglichen wird.

7. Vorrichtung (10) umfassend zumindest eine Welle (1) für einen Antriebs- sträng (8) eines Kraftfahrzeuges (9) mit einer Achse (5) sowie mit einem ersten Abschnitt (3) und einem vom ersten .Abschnitt (3) in Richtung der Achse (5) beabstandeten zweiten Abschnitt (6), wobei im ersten Abschnitt (3) und im zweiten Abschnitt (6) jeweils ein Inkrementalgeber (11) vorgesehen ist, die mit einer Auswerteeinheit (12) verindbar sind.

8. Vorrichtung (10) nach Patentanspruch 7, wobei die Welle (1) wenigstens in dem ersten Abschnitt (3) oder in dem zweiten Abschnitt (6) mit einem Gelenk (13) ausgeführt ist und die Inkrementalgeber (11) mit einer Komponente des Gelenks (13) zusammenwirken.

9. Vorrichtung (10) nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei wenigstens ein induktiver Inkrementalgeber (11) vorgesehen ist.

10. Kraftfahrzeug (9), aufweisend zumindest eine Vorrichtung (10) nach einem der Patentansprüche 7 bis 9, welches mit einem Verfahren der Patentansprüche 1 bis 6 betreibbar ist.

Description:

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehmomentbelastung einer

Antriebswelle

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehmomentbelastung einer ein Drehmoment übertragenden Welle, insbesondere einer Welle eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges im Betrieb.

In zunehmendem Maße besteht das Bedürfnis, das Fahrverhalten moderner Kraft- fahrzeuge zu beeinflussen, zu steuern oder sogar zu regeln. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, über eine Vielzahl von Anforderungen und Belastungen einzelner

Komponenten des Kraftfahrzeuges Kenntnis zu haben und diese Informationen schnell und sicher zu verarbeiten. Gerade im Hinblick bei der überwachung von

Antriebswellen eines Kraftfahrzeuges sind Antriebsmomente und/oder Brems- momente von immer größer werdendem Interesse.

Bislang konnte jedoch noch kein Verfahren realisiert werden, mit dem effizient, sicher und online (während des Betriebes) die aktuelle Drehmomentbelastung bei Antriebswellen in Kraftfahrzeugen bestimmt werden konnte. Für eine Abschät- zung des Drehmomentes wurden ggf. Bewertungen vorgenommen, die indirekt über bestimmte Fahrverhaltenssituationen generiert werden konnten. Damit ist jedoch nur eine relativ ungenaue Abschätzung der aktuellen Drehmomentbelastung möglich.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit dem präzise, schnell und während der Drehmomentübertragung mit der Welle die aktuelle Drehmomentbestimmung vorgenommen werden kann, wobei bevorzugt einfach aufgebaute Messanordnungen zum Einsatz gelangen sollen. Darüber hin-

aus soll die Auswertung und Bestimmung der Drehmomentbelastung einfach umgesetzt werden.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können, und weitere Ausgestal- tungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, gibt Hinweise auf weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Drehmomentbelastung einer ein Drehmoment übertragenden Welle umfasst zumindest die folgenden Schritte:

(a) Lagebestimmung zumindest eines ersten Referenzpunktes in einem ersten Abschnitt der Welle und generieren eines ersten Referenzsignals;

(b) Lagebestimmung zumindest eines zweiten Referenzpunktes in einem, vom ersten Abschnitt in Richtung einer Achse der Welle beabstandeten, zweiten

Abschnitt der Welle und generieren eines zweiten Referenzsignals;

(c) Bewerten der Relativlage des zumindest eines ersten Referenzsignals zum zumindest einen zweiten Referenzsignals;

(d) Bestimmung der Drehmomentbelastung mittels der Relativlage.

Bezüglich Schritt (a) sei angemerkt, dass insbesondere die Lageänderung eines (oder mehrerer) ersten Referenzpunktes der Welle bezüglich einer nicht zur Welle gehörenden, feststehenden Position (z.B. des Kraftfahrzeuges) erfasst wird. Damit ist insbesondere gemeint, dass der erste Referenzpunkt mit der Welle rotiert. Mit- tels der Lagebestimmung wird insoweit insbesondere die Rotationsgeschwindig-

keit mindestens eines ersten Referenzpunktes der Welle im ersten Abschnitt bestimmt.

Im Hinblick auf Schritt (b) sei angemerkt, dass hier in ähnlicher bzw. sogar glei- eher Weise die Lagebestimmung mindestens eines zweiten Referenzpunktes entfernt vom ersten Abschnitt durchgeführt wird. Im Hinblick auf die Anordnung der beiden Abschnitte zueinander sei angemerkt, dass eine Welle regelmäßig von zwei gegenüberliegenden Endbereichen begrenzt ist, wobei diese Endbereiche bevorzugt jeweils einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt bilden. Be- vorzugt beträgt der Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt mindestens 30 Zentimeter, ggf. sogar mindestens 50 Zentimeter.

Insoweit werden mit Schritt (a) und Schritt (b) insbesondere für die Drehzahl charakteristische Referenzsignale der beiden Abschnitte der Welle generiert.

In Schritt (c) werden nun die beiden generierten Referenzsignale miteinander verglichen und bewertet. Von besonderem Interesse ist dabei die Relativlage beider Signale zueinander. Eine Relativlage umfasst insbesondere eine Phasenverschiebung, eine Mittellagenverschiebung, einen Amplitudenversatz, eine Modulation oder Ahnliches. Dabei wird insbesondere von der Anschauung ausgegangen, dass das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal bei einer vollkommen torsionssteifen Welle gleich wären, die Verwindung bzw. Tordierung der Welle jedoch zu einer unterschiedlichen Ausprägung der Referenzsignale führt. Diese Modifikation kann neben den Materialeigenschaften und dem anliegenden Dreh- moment der Welle zwar noch von weiteren Faktoren abhängig sein, diese können jedoch gegebenenfalls in dem nachfolgenden Schritt der Bewertung berücksichtigt werden.

Demnach umfasst nunmehr der Schritt (d) die Bewertung der festegestellten ReIa- tivlage. Zu diesem Zweck kann nach der Bewertung, wie der Art und des Um- fangs der Relativlage, auf das tatsächlich aktuell anliegende Drehmoment ge-

schl ö ssen werden. Zu diesem Zweck können insbesondere die Gestalt der Welle und/oder deren Material als feste Größen berücksichtigt werden, wobei aus Berechnungen und/oder Versuchen eine Beziehung zwischen Relativlage und anliegendem Drehmoment bekannt und hinterlegt ist. Auf Basis der vorliegenden (ab- gespeicherten) Informationen kann nun anhand der mit dem erfϊndungsgemäßen Verfahren detektierten Relativlage einfach und präzise auf das Drehmoment der Welle geschlossen werden.

Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Verfahren um die Bestimmung einer Drehmomentbelastung einer Welle eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges im Betrieb. Damit wird insbesondere das anliegende Drehmoment von Seitenwellen und/oder Längswellen bei Kraftfahrzeugen ermittelt, die das vom Motor bzw. dem Getriebe generierte Drehmoment letztendlich auf die Räder des Kraftfahrzeuges übertragen. Die mittels dieser Wellen übertragenen Drehmomen- te liegen beispielsweise in einer Größenordnung von - 4.000 bis + 5.000 Newtonmeter. Bei den Wellen handelt es sich bevorzugt um Hohlwellen, z.B. mit einer Wandstärke von 1,5 bis 5 Millimeter, wobei insbesondere metallische Hohlwellen gemeint sind. Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren, lässt sich das tatsächlich anliegende Drehmoment besonders präzise ermitteln. Insbesondere unter Berücksichtigung auch der nachfolgend angeführten besonders bevorzugten Ausführungsvarianten ist das Drehmoment mit einer sehr kleinen Toleranz feststellbar, beispielsweise im Bereich von 2 bis 7 Prozent. Die hier ermittelten Drehmomente können für einzelne Wellen und/oder für eine Mehrzahl von Wellen bewertet werden. Diese Informationen können weiter verarbeitet werden, insbesondere zu wenigstens einem der folgenden Zwecke: Antriebsleistung, Radbelastung bzw. Radbeanspruchung, Grenzlastausnutzung bestimmen, um auf Fahrdynamik entsprechend einwirken zu können.

Einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zufolge wird in Schritt (a) oder in Schritt (b) ein der Rotation der Welle entsprechendes Impulssignal generiert und erfasst. Bevorzugt werden in beiden Schritten entsprechende Impulssignale

generiert. Ein Impulssignal ist insbesondere so aufgebaut, dass mit der Rotation der Welle einhergehende Impulse mit Pausen generiert werden, wobei die Zeitdauer der Pause mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit der Welle verkürzt wird. Ein solches Impulssignal kann beispielsweise so generiert werden, dass über den Umfang der Welle mindestens ein (bevorzugt eine Mehrzahl von) Referenzpunkt vorgesehen ist, der in einer ganz bestimmten Lage einen Impuls erzeugt. Der gleiche Referenzpunkt erzeugt somit pro einer Umdrehung der Welle jeweils einen Impuls. Die Summe dieser Impulse über die Zeit ergibt somit das Impulssignal.

Gerade in diesem Zusammenhang wird als vorteilhaft erachtet, dass wenigstens in Schritt (a) oder in Schritt (b) für die Lage der Referenzpunkte ein Verlaufssignal erzeugt wird. Bevorzugt werden in beiden Schritten entsprechende Verlaufsignale generiert. Unter einem Verlaufssignal wird insbesondere ein das Impulssignal vereinfachendes, bevorzugt linienformiges, Signal verstanden. Das Verlaufssignal kann beispielsweise durch Extremwerte der Impulse, deren Mittellage, etc. veranschaulicht werden. Solche Verlaufssignale können als Gerade mit einer Steigung, als Sinus-Signal, als Rechteck-Signal oder in sonstiger Weise ausgebildet sein. Solche Verlaufssignale lassen sich besonders einfach bezüglich ihrer Relativlage zueinander bewerten.

Darüber hinaus wird hier auch vorgeschlagen, dass in Schritt (a) ein erstes Verlaufssignal und in Schritt (b) ein zweites Verlaufssignal erzeugt wird und Schritt (c) die Bewertung eines Phasenversatzes zwischen dem ersten Verlaufsignal und dem zweiten Verlaufsignal umfasst. Zu diesem Zweck ist ganz besonders bevorzugt, dass zunächst in Schritt (a) und in Schritt (b) ein Impulssignal nach Art eines Verlaufsignals erzeugt wird, wobei diese Verlaufssignale nun bzgl. ihrer Relativlage (hier konkret der Phasenversatz) bewertet werden. Dabei wird insbesondere davon ausgegangen, dass das Verlaufssignal eine periodische Wiederholung von Extrema aufweist, wobei sich die Extrema des ersten Verlaufssignals und die Ex- trema des zweiten Verlaufssignals nicht (permanent bzw. vollständig) überlagern.

Vielmehr variiert der Phasenversatz (beispielsweise der Abstand der Extrema des ersten Verlaufssignals hin zum benachbarten Extrema des zweiten Verlaufssig ¬ nals) in Abhängigkeit der Drehmomentbelastung.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird auch vorgeschlagen, dass ein Kalibrierprozess durchgeführt wird, wobei während eines bekannten Lastzustandes der Welle wenigstens die Relativlage oder die Drehmomentbelastung mit einem bekannten Parameter verglichen wird. Der Kalibierprozess dient insbesondere dazu, Toleranzen bzw. Spiele im Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges zu identi- fizieren und eliminieren. Dann kann im besonderen Maße genau der tatsächliche Phasεnversatz bzw. die Relativlage der beiden Referenzsignale ermittelt werden ; und somit auch sehr exakt das Drehmoment. Deshalb kann beispielsweise bei bekannten Lastzuständen (im Hinblick auf ein Kraftfahrzeug bei Vollgas, ggf. unter Berücksichtigung bzw. Vermeidung eines Schlupfs der Räder, bei Standsituatio- nen im Drive-Modus (bei Automatik-Fahrzeugen, etc), wenn also das anliegende Drehmoment bekannt ist, die mit dem vorliegenden Verfahren bestimmte Drehmomentbelastung verglichen werden. Sollte keine ausreichende übereinstimmung der ermittelten Drehmomentbelastung einerseits und der bekannten, ggf. gespeicherten, Drehmomentbelastung vorliegen, kann das erfmdungsgemäße Verfahren insbesondere im Rahmen des Schrittes (d) angepasst werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, die zumindest eine Welle für einen Antriebesstrang eines Kraftfahrzeuges umfasst, wobei die Welle eine Achse sowie einen ersten Ab- schnitt und einen vom ersten Abschnitt in Richtung der Achse beabstandeten zweiten Abschnitt hat, und wobei im ersten Abschnitt und im zweiten Abschnitt jeweils ein Integralgeber vorgesehen ist, die mit einer Auswerteeinheit verbindbar sind. Soweit die hier vorliegenden Begriffe und Sachzusammenhänge mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren bereits erörtert wurden, wird auf die Erläute- rang dort zurück gegriffen. Hier wird nun insbesondere dargestellt, auf welche Weise die Lagebestimmung der Referenzpunkte bzw. die Generierung eines Im-

pulssignals bzw. Verlaufssignals vorgenommen werden kann. Insoweit ist diese Vorrichtung insbesondere dazu geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Das hier als „Inkrementalgeber" bezeichnete Gerät stellt insbesondere einen Sensor zur Erfassung von Lageänderungen (linear oder rotierend) dar, das ggf. die Wegstrecke (und auch deren Richtung) des Referenzpunktes erfassen kann. Solche Inkrementalgeber weisen beispielsweise eine sich wiederholende, periodische Zählspur auf. Es wird somit eine zählende Messung durchgeführt. Bevorzugt sind rotierende, nach dem fotoelektrischen, induktiven und/oder magnetischen Prinzip arbeitenden, Inkrernεntalgcber. Bezüglich Inkrernentalgebern, die eine fotoεlektri- sche Abtastung umfassen, unterscheidet man zwischen einem abbildenden Messprinzip, das für Teilungsperioden bis unter 20 μm (Mikrometer) geeignet ist, und dem interferentiellen Messprinzip, das Teilungsperioden bis herab zu 4 μm er- möglicht. Im Hinblick auf das induktive Prinzip ist anzumerken, dass Masseänderungen in einem angelegten Feld detektiert werden. Bei inkrementellen Messsystemen mit magnetischer Abtastung besteht die Zählspurverkörperung aus einem hartmagnetischem Träger, in dem eine entsprechende magnetische Teilung eingeprägt wurde. Die Abtastplatte bzw. der Sensor umfasst dabei beispielsweise mag- netfeldempfϊndliche Widerstände, die ähnlich einer optischen Mehrfeldabtastung verschaltet sind.

Als Ergebnis eines solchen Messvorgangs mit einen Inkrementalgeber können beispielsweise die Impulsanzahl, die Impulsfrequenz und/oder deren Phasenlage ausgewertet werden, um den Weg, die Geschwindigkeit und/oder die Richtung der Referenzpunkte darzustellen. Die mittels des Inkrementalgebers erzeugten Signale werden dann (bevorzugt über einen elektrisch kontaktierten Leiter) einer Auswerteeinheit zugeführt, beispielsweise einer Steuerung des Kraftfahrzeuges. In dieser Auswerteeinheit können die Signale beider Inkrementalgeber anschließend bewer- tet werden, insbesondere hinsichtlich deren Relativlage, so dass schließlich auch

eine Bestimmung der Drehmomentbelastung unter Zuhilfenahme der Auswerteeinheit erfolgen kann.

Nach einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Welle wenigstens in dem ersten Abschnitt oder in dem zweiten Abschnitt mit einem Gelenk ausgeführt und die Inkrementalgeber wirken mit einer Komponente des Gelenks zusammen. Bevorzugt ist dabei die Ausgestaltung einer Welle, die in beiden Abschnitten mit einem Gelenk ausgeführt ist, beispielsweise mit einem Gleichlauffestgelenk. Der Inkrementalgeber kann nun außen mit den Komponenten des Gelenks zusammenwir- ken. Zu diesem Zweck kann die Zählspur außen auf dem Gelenk oder im Inneren des Gelenks positioniert sein. Folglich kann beispielsweise ein Ring, ein Lochkranz, ein Profilring oder dergleichen außen auf dem Gelenk aufgebracht sein, es ist jedoch auch möglich, beispielsweise mit einem innen liegenden Nadelkranz oder vergleichbaren Objekt die Zählspur zu bilden. Durch die Rotation der Welle und damit auch der Komponenten des Gelenkes kann diese Zählspur mit einem entsprechenden Sensor abgetastet bzw. abgefragt werden.

In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, dass wenigstens ein induktiver Inkrementalgeber vorgesehen ist.

Besonders bevorzugt findet die Erfindung Einsatz in einem Kraftfahrzeug, wobei dieses zumindest eine der hier erfindungsgemäß beschriebenen Vorrichtungen aufweist, welches mit einem hier erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren betreibbar ist.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:

Fig. 1: eine erste Ausführungsvariante einer Welle nach Art einer Seitenwelle mit Inkrementalgebern,

Fig. 2: eine weitere Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Welle nach Art einer Längswelle eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 3: ein erstes Diagramm mit Referenzsignalen veranschaulichend eine erste Situation,

Fig. 4: ein zweites Diagramm veranschaulichend eine zweite Situation der Referenzsignale,

Fig. 5: ein drittes Diagramm veranschaulichend eine dritte Situation der Referenzsignale, und

Fig. 6: ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Welle 1 nach Art einer Gleichlaufgelenk-Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs 9. Die Welle 1 weist eine Achse 5 auf, wobei in den Endbereichen der Welle 1 ein erster Abschnitt 3 und ein zweiter Abschnitt 6 gebildet ist. Im Bereich des ersten Abschnitts 3 und des zweiten Abschnitts 6 ist jeweils ein Gelenk 13 vorgesehen, das ein Abbeugen der Welle 1 gegenüber den Verbindungselementen 15 der Gelenke 13 ermöglicht. Die Gelenke 13 sind dabei jeweils mit einem Balg 14 ausgeführt, der außen am Gelenk 13 fixiert ist und sich bis hin zur Welle 1 bzw. Achse 5 erstreckt. Gegenüberliegend zu dem Balg 14 ist jeweils das Verbindungselement 15 vorgesehen, welches links zur Anbindung des Gelenks 13 an ein Rad 18 und rechts zur Anbindung an ein Getriebe 19 dient.

Beide Gelenke 13 sind mit einer Vorrichtung zur Drehzahlermittlung mittels einer Impulszählung ausgeführt. Dazu ist außen auf dem Gelenk 13 beispielsweise eine

Struktur eingebracht, die erste Referenzpunkte 2 bzw. zweite Referenzpunkte 4

bildet. Mit den jeweils angebrachten Inkrementalgebern 11 beziehungsweise deren Sensoren 25 kann nunmehr die Masseveränderung bei der Rotation der Gelenke 13 ermittelt werden. Die gemessenen Impulse stellen dabei einen zeitlichen Ablauf der Lageänderung der Referenzpunkte dar, die als Basis zur Ermittlung der Drehzahl dienen. Da es sich hier beispielsweise um eine Gleichlaufgelenkwelle handelt, haben beide Gelenke 13 jederzeit dieselbe Drehzahl, so dass ein konstantes Verhältnis der ermittelten Referenzsignale bzw. Impulse gegeben ist. Sind nunmehr die die Referenzpunkte bildenden Zählspuren 24 gleichermaßen ausgebildet (beispielsweise gleiche Zähleranzahl bzw. gleiche Lochanzahl), treten bei einer bestimmten Drehzahl gleichviel Impulse in einem bestimmten Zeitintervall auf. Dabei hängt die zeitliche Lage der Impulse insbesondere von der Winkellage der Zählspuren 24 relativ zu den Sensoren 23 der Inkrementalgeber 11 und relativ zueinander ab. Die Phasenverschiebung des ersten Referenzsignals und des zweiten Referenzsignals ist solange konstant, solange sich an der relativen Lage der Systembauteile nichts ändert. Unter Last verdrillt sich die Welle 1 jedoch in Abhängigkeit vom anliegenden Drehmoment. Aus dieser Verdrillung bzw. Tordie- rung resultiert auch eine Verdrehung der Zählspuren 24 zueinander, was sich insbesondere durch eine veränderte Relativlage, insbesondere eine Phasenverschiebung, der Referenzsignale entnehmen lässt. Aus dieser Relativlage wird sodann das aktuell anliegende Drehmoment der Welle 1 berechnet.

Fig. 2 zeigt bei einer anderen Art der Welle 1 ebenfalls in den Endbereichen Gelenke 13, wobei hier der Sensor bzw. Aufnehmer 17 außerhalb des Gelenks 13 vorgesehen ist. Auf dem Gelenk 13 ist ein Ring 16 mit mehreren Aussparungen vorgesehen, der erneut eine Zählspur für den Inkrementalgeber darstellt. Die so identifizierten Referenzsignale werden der übergeordneten Auswertereinheit 12 zugeführt.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen unterschiedliche Ausprägungen der Referenzsignale wäh- rend des Betriebes der Welle, beispielsweise während des Fahrbetriebes eines

Kraftfahrzeuges. Das Diagramm zeigt über die Zeit 21 den Verlauf des ersten Re-

ferenzsignals 22 und des zweiten Referenzsignals 23. Unterstellt, das Diagramm in Fig. 3 stellt einen Zustand dar, wie er beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug vorliegt, wenn es in der Position „Drive" des Automatikgetriebes und leicht betä ¬ tigter Bremse rollt bzw. ausrollt. Während dieses Lastzustandes des Kraftfahrzeu- ges ist das aufgebrachte Drehmoment auf die Antriebswelle sehr gut bekannt. Insofern kann für diesen Zustand die Relativlage 4 mit einem konkreten, in der Auswerteeinheit beispielsweise gespeicherten, Referenzdrehmoment abgestimmt werden, so dass die gesamte Messsystematik kalibriert wird.

Beispielsweise während eines Anfahrprozesses wird nun motorseitig auf die Welle ein größeres Drehmoment übertragen. Dies führt nun zu einer größeren Tordie- rung der Welle, was durch eine geänderte Relativlage 7 des ersten Referenzsignals 22 und des zweiten Referenzsignals 23 widergespiegelt wird, vergleiche Fig. 4. Hat nunmehr das Kraftfahrzeug beschleunigt und eine höhere Geschwindigkeit erreicht, liegt eine höhere Drehzahl an, was durch einen geringeren Abstand der Extrema des ersten Referenzsignals 22 und des zweiten Referenzsignals 23 ausgedrückt wird, vergleiche Fig. 5. Auch hier kann die Relativlage 7 zur Bestimmung des aktuell anliegenden Drehmoments herangezogen werden.

Schließlich soll Fig. 6 den Einbau einer solchen Vorrichtung bei einem Kraftfahrzeug 9 veranschaulichen. Das Kraftfahrzeug 9 weist einen Motor 20 auf, der regelmäßig über ein Getriebe 19 mit einer Mehrzahl von Wellen 1 verbunden ist, die das generierte Drehmoment letztendlich auf die Räderl 8 übertragen. Um nun eine Lenkung bzw. einen sicheren Kontakt der Räder mit dem Unterboden zu ge- währleisten, weisen die Wellen regelmäßig Gelenke 13 auf, die ein Abbeugen des Antriebsstranges ermöglichen. Bei dem hier gezeigten Fahrzeug 9 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beispielsweise bzgl. beider Seitenwellen nahe dem Motor 20 vorgesehen.

Der Aufwand, der zur Ermittlung des Wellendrehmoments so betrieben werden muss, ist gerade bei den Seitenwellen relativ gering. Darüber hinaus kann aktuell,

ohne großen technischen Aufwand, sehr präzise das anliegende Drehmoment bzgl. der Wellen erfasst werden.

Bezugszeichenliste

I Welle 2 erster Referenzpunkt

3 ersten Abschnitt

4 zweiter Referenzpunkt

5 Achse

6 zweiten Abschnitt 7 Relativlage

8 Antriebsstranges

9 Kraftfahrzeuges

10 Vorrichtung

I 1 Inkrementalgeber 12 Auswerteeinheit

13 Gelenk

14 Balg

15 Verbindungselement

16 Ring 17 Aufnehmer

18 Rad

19 Getriebe

20 Motor

21 Zeit 22 erstes Referenzsignal

23 zweites Referenzsignal

24 Zählspur

25 Sensor