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Title:
METHOD FOR MONITORING THE STATE OF A BEARING GUIDING AN ELECTRIC MOTOR ON A SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/079492
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring the state of a bearing (13) guiding an electric motor (1) on a shaft (2), comprising the steps of: determining (S100) a first measure m1 for a first distance a1 between a reference point on a housing (12) of the electric motor (1) and a reference point on a rotor (10) of the electric motor (1) in the axial direction of the shaft (2) at a first point in time t1 at which the electric motor (1) has a negative torque; determining (S200) a second measure m2 for a second distance a2 between the reference point on the housing (12) and the reference point on the rotor (10) in the axial direction of the shaft (2) at a second point in time t2 at which the electric motor (1) has a positive torque; comparing (S300) the difference m1-m2 between the first measure m1 and the second measure m2 with a threshold value ms; and recognising (S400) a critical state of the bearing (13) depending on the result of comparing the difference m1-m2 with the threshold value ms.

Inventors:
BAUMANN THOMAS (DE)
TOENS MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/073758
Publication Date:
June 06, 2013
Filing Date:
November 27, 2012
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
Domestic Patent References:
WO2011011573A12011-01-27
Foreign References:
DE10210372A12003-09-25
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung des Zustande eines einen Elektromotor (1) auf einer Welle (2) führenden Lagers (13), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:

- Bestimmung (S100) eines ersten Maßes rtii für einen ersten Abstand ai zwischen einem Bezugspunkt an einem Gehäuse ( 12 ) des Elektromotos (1) und einem Bezugspunkt an einem Rotor (10) des Elektromotos (1) in axialer Richtung der Welle (2) zu einem ersten Zeitpunkt ti, an dem der Elektromotor

(1) ein negatives Drehmoment aufweist;

- Bestimmung (S200) eines zweiten Maßes m2 für einen zweiten Abstand a2 zwischen dem Bezugspunkt am Gehäuse (12) und dem Bezugspunkt am Rotor (10) in axialer Richtung der Welle (2) zu einem zweiten Zeitpunkt t2, an dem der Elektromotor

(1) ein positives Drehmoment aufweist;

- Vergleichen (S300) der Differenz mi-m2 zwischen dem ersten Maß rtii und dem zweiten Maß m2 mit einem Schwellenwert mSf

- Erkennen (S400) eines kritischen Zustandes des Lagers (13) abhängig von dem Vergleichsergebnis von der Differenz mi-m2 mit dem Schwellenwert ms .

2. Verfahren nach Anspruch 1,

wobei auf einen kritischen Zustand des Lagers (13) ge- schlössen wird (S410), wenn der Absolutwert | ml—m.2 | der

Differenz ml-m2 den Absolutwert | ms | des Schwellenwertes ms überschreitet .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Bestimmung (S100) des ersten Maßes rtii für den ersten

Abstand ai und/oder die Bestimmung (S200) des zweiten Maßes m2 für den zweiten Abstand a2 nur oberhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl des Elektromotors (1) durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei als Maße rtii, m2 für die Abstände ai, a2 die Abstände ai, a2 selbst verwendet werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei als Maße rtii, m2 für die Abstände ai, a2 die Amplituden Ai, A2 des Signals eines den Drehwinkel des Elektromotors (1) überwachenden Drehwinkelsensors (9) verwendet werden.

Verfahren nach Anspruch 5,

wobei zur Bestimmung der Amplituden Ai, A2 jeweils die Amplituden des Signals über eine ganzzahlige Anzahl n mechanischer Umdrehungen des Rotors (10) gemittelt werden (S130, S230) .

Verfahren nach Anspruch 5,

wobei zur Bestimmung der Amplituden Ai, A2 Amplituden ausgewählt werden (S120, S220), die sich voneinander um eine ganzzahlige Anzahl n mechanischer Umdrehungen des Rotors (10) unterscheiden .

Computerprogrammprodukt, das, wenn es auf einem Motorsteuergerät (7) eines Elektromotors (1) ausgeführt wird, das MotorSteuergerät (7) anleitet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.

Vorrichtung (70) zur Überwachung des Zustande eines einen Elektromotor (1) auf einer Welle (2) führenden Lagers (13), wobei die Vorrichtung (70) folgende Merkmale aufweist: - eine Bestimmungseinheit (71)

• zum Bestimmen eines ersten Maßes rtii für einen ersten Abstand ai zwischen einem Bezugspunkt an einem Gehäuse (12) des Elektromotos (1) und einem Bezugspunkt an einem Rotor (10) des Elektromotos (1) in axialer Richtung der Welle (2) zu einem ersten Zeitpunkt ti, an dem der Elektromotor (1) ein negatives Drehmoment aufweist; und

• zum Bestimmen eines zweiten Maßes m2 für einen zweiten Abstand a2 zwischen dem Bezugspunkt am Gehäuse (12) und dem Bezugspunkt am Rotor (10) in axialer Richtung der Welle (2) zu einem zweiten Zeitpunkt t2, an dem der Elektromotor (1) ein positives Drehmoment aufweist;

- eine Vergleichseinheit (72)

• zum Vergleichen der Differenz mi-m2 zwischen dem ersten Maß rtii und dem zweiten Maß m2 mit einem Schwellenwert ms, und

• zum Erkennen eines kritischen Zustandes des Lagers (13) abhängig von dem Vergleichsergebnis von der Differenz mi-m2 mit dem Schwellenwert ms . Fahrzeug (100) mit

- einem Elektromotor (1),

- einem den Elektromotor (1) auf einer Welle (2) führenden

Lager ( 13 ) ,

wobei das Fahrzeug (100) eine Vorrichtung (70) nach Anspruch 9 zur Überwachung des Zustande des Lagers (13) aufweist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Überwachung des Zustands eines einen Elektromotor auf einer Welle führenden Lagers

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustands eines einen Elektromotor auf einer Welle führenden Lagers, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Elektromotoren auch als Antriebsmotoren eingesetzt. Zur Regelung des Elektromotors sind in derartigen Elektro- oder Hybridfahrzeugen häufig Drehwinkelsensoren verbaut, die Drehzahl und Drehwinkel erfassen .

Derartige Drehwinkelsensoren sind beispielsweise aus der DE 102 10 372 AI bekannt.

Der Rotor des Elektromotors ist drehbar auf einer Welle gelagert, deren eines Ende typischerweise eine Schrägverzahnung aufweist. Der Rotor hat ein Spiel, das sich aus den Toleranzen der mechanischen Konstruktion ergibt. Wenn sich dieses Spiel infolge von Alterung, Konstruktionsfehlern oder Defekten erhöht, können Beschädigungen oder sogar ein Blockieren des Rotors die Folge sein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, den Zustand des Lagers zuverlässig zu überwachen und Defekte sowie Verschleiß rechtzeitig zu erkennen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung des Zustands eines einen Elektromotor auf einer Welle führenden Lagers angegeben, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Es wird ein erstes Maß rtii für einen ersten Abstand ai in axialer Richtung der Welle und zwischen einem Bezugspunkt an einem Gehäuse des Elektromotors und einem Bezugspunkt an einem Rotor des Elektromotors zu einem ersten Zeitpunkt ti bestimmt, an dem der Elektromotor ein negatives Drehmoment aufweist.

Dabei wird unter dem Gehäuse hier und im Folgenden die Gesamtheit der Bauteile verstanden, die mit dem ortsfesten Stator verbunden sind und gegen die die Motorwelle mit dem Rotor drehbar gelagert ist, wobei auch der Stator selbst eingeschlossen sein soll.

Zudem wird ein zweites Maß m 2 für einen zweiten Abstand a 2 in axialer Richtung der Welle und zwischen dem Bezugspunkt am Gehäuse und dem Bezugspunkt am Rotor zu einem zweiten Zeitpunkt t 2 bestimmt, an dem der Elektromotor ein positives Drehmoment aufweist. Es wird dann die Differenz mi-m 2 zwischen dem ersten und dem zweiten Maß rtii, m 2 berechnet und mit einem vorgegebenen Schwellenwert m s verglichen. Abhängig von dem Vergleichsergebnis von der Differenz mi-m 2 mit dem Schwellenwert m s wird dann ein kritischer Zustand des Lagers erkannt .

Dabei wird beispielsweise auf einen kritischen Zustand des Lagers geschlossen, wenn der Betrag, nämlich der Absolutwert |mi-m 2 | der Differenz rtii-m 2 der beiden Masse rtii, m 2 den Betrag, also den Absolutwert | m s | des Schwellenwertes m s überschreitet.

Dabei wird ausgenutzt, dass der mit der Welle verbundene Rotor sich im Motor in axialer Richtung hin- und her bewegen kann, je nach Vorzeichen des Drehmoments. Ursache für dieses Spiel kann die Schrägverzahnung der Motor- und Getriebewellen sein, die einen axialen Bewegungs Spielraum bei dem Rotor beziehungsweise bei dem Lager lässt. Ein solches Verhalten kann aber auch bei Wellen ohne Schrägverzahnung auftreten infolge von Nutschrägung im Blechpaket des Rotors bzw. Stators, da auch hier axiale Kräfte auftreten, die den Rotor verschieben. Hinzu kommt das eigentliche Lagerspiel des die Welle in dem Gehäuse führenden Lagers.

Wenn das Fahrzeug elektrisch beschleunigt wird, wird der Rotor mit der Welle in die eine Richtung (beispielsweise auf das Getriebe zu) bewegt. Wenn das Fahrzeug elektrisch abgebremst wird, wird der Rotor in die andere Richtung (beispielsweise vom Getriebe weg) bewegt.

Aufgrund der Bewegung verändert sich der Abstand a zwischen dem Bezugspunkt am Gehäuse und dem am Rotor, wenn das Drehmoment sein Vorzeichen wechselt und sich die Welle mit dem Rotor gegen das Gehäuse verschiebt. Typischerweise ist eine relativ geringe Kraft ausreichend, um die Welle jeweils in den Anschlag zu drücken. Das heißt, die Welle bewegt sich nach einem Vorzeichenwechsel des Drehmoments oder nach dem Anfahren verhält- nismäßig schnell in eine ihrer Endlagen. Die durch das Verfahren bestimmte Differenz mi-m 2 ist daher ein zuverlässiges Maß für den Abstand zwischen diesen beiden Endlagen und damit für das mechanische Spiel. Wenn dieses Spiel aufgrund von Alterung oder Defekten zu groß wird, wird der Zustand als kritisch erkannt.

Das Verfahren erlaubt auf einfache, berührungsfreie Weise die ständige Überwachung des Lagers und seines Verschleißzustands. Wird der gesetzte Schwellenwert überschritten, kann beispielsweise das Drehmoment reduziert und der Fahrer über eine Warnlampe auf das Problem aufmerksam gemacht werden. Er kann somit unmittelbar nach Auftreten eines kritischen Zustands eine Werkstatt aufsuchen, so dass ein Liegenbleiben des Fahrzeugs vermieden wird. In der Werkstatt kann dann eine Diagnose des Verschleißzustands erstellt werden, ohne dass der Antrieb zerlegt werden muss.

In einer Ausführungsform wird die Bestimmung des ersten Maßes rtii für den ersten Abstand ai und/oder des zweiten Maßes m 2 für den zweiten Abstand a 2 nur oberhalb einer Mindestdrehzahl des Elektromotors durchgeführt. Damit wird erreicht, dass wenig aussagekräftige Werte - im Bereich sehr kleiner Drehmomente oder unmittelbar nach einem Vor Zeichenwechsel des Drehmoments, wenn die Welle ihre neue Endlage möglicherweise noch nicht erreicht hat - nicht für die Überwachung herangezogen werden.

In einer Ausführungsform werden als Maße m 1; m 2 für die Abstände ai, a 2 die Abstände ai, a 2 selbst verwendet. Diese können mittels an sich bekannter Abstandssensoren, beispielsweise induktiv, bestimmt werden.

Alternativ oder zusätzlich können als Maße m 1; m 2 für die Abstände ai, a 2 die Amplituden Ai, A 2 des Signals eines den Drehwinkel des Elektromotors überwachenden Drehwinkelsensors verwendet werden. Somit umfasst das Verfahren folgende Schritte: Ermittlung einer ersten Amplitude Ai des Signals des Drehwinkelsensors zu einem ersten Zeitpunkt ti, an dem der Elektromotor ein negatives Drehmoment aufweist; Ermittlung einer zweiten Amplitude A 2 des Signals des Drehwinkelsensors zu einem zweiten Zeitpunkt t 2 , an dem der Elektromotor ein positives Drehmoment aufweist; Ver ¬ gleich des Betrags |AI-A 2 | der Differenz Ai-A 2 mit einem

Schwellenwert A s , wobei auf einen kritischen Zustand geschlossen wird, wenn der Betrag |AI -A 2 | der Differenz Ai-A 2 den Schwel- lenwert A s überschreitet.

Dabei soll unter der Amplitude A hier nicht nur im strengen Sinne der Scheitelwert des sinusförmigen Signals verstanden werden, sondern auch davon abgeleitete Größen wie der Effektivwert oder die nach Pythagoras berechnete Gesamtamplitude

A = ( sin 2 (x) +cos 2 (x) ) .

Bei diesem Verfahren wird ausgenutzt, dass die Signalamplituden der ohnehin im Fahrzeug verbauten Drehwinkelsensoren ab- standsabhängig sind. Derartige Drehwinkelsensoren weisen typischerweise ein Sensorelement auf, das am Gehäuse angeordnet ist, und eine oder mehrere Sensorspuren am Rotor. Sie liefern ein Sinus-/Cosinus-Signal, das je nach Ausgestaltung der Sensorspur mehrere Perioden pro mechanischer Umdrehung aufweist.

Vorzugsweise ist der Bezugspunkt am Gehäuse des Elektromotos ein Punkt am Sensorelement des Drehwinkelsensors und der Bezugspunkt am Rotor des Elektromotos ein Punkt an einer Sensorspur des Drehwinkelsensors .

Dabei können zur Bestimmung der Amplituden Ai , A 2 jeweils die Amplituden des Signals über eine ganzzahlige Anzahl n mechanischer Umdrehungen des Rotors gemittelt werden. Da das Si- nus-/Cosinus-Signal je nach Ausgestaltung der Sensorspur mehrere Perioden pro mechanischer Umdrehung hat, die beispielsweise infolge leichten Taumeins des Rotors nicht ganz gleich sein müssen, erhält man durch die Mittelung verlässlich vergleichbare Werte für die Amplituden.

Alternativ können auch zur Bestimmung der Amplituden Ai , A 2 Amplituden ausgewählt werden, die sich voneinander um eine ganzzahlige Anzahl n mechanischer Umdrehungen des Rotors unterscheiden. Damit ist sichergestellt, dass nur wirklich vergleichbare Perioden miteinander verglichen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, das, wenn es auf einem Motorsteuergerät eines Elektromotors ausgeführt wird, das Motorsteuergerät anleitet, das beschriebene Verfahren auszuführen. Es wird zudem ein Computerlesbares Medium mit einem solchen Computerprogrammprodukt angegeben .

Das Verfahren kann insbesondere für alle umrichtergesteuerten Elektromotoren verwendet werden, nicht nur, aber insbesondere auch in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird demnach das Verfahren zur Überwachung des Zustands eines Lagers eines Elektromotors in einem Kraftfahrzeug verwendet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Überwachung des Zustands eines einen Elektromotor auf einer Welle führenden Lagers angegeben, welche eine Bestimmungseinheit und eine Vergleichseinheit aufweist.

Die Bestimmungseinheit ist so ausgeführt, dass diese

• ein erstes Maß rtii für einen ersten Abstand ai in axialer Richtung der Welle und zwischen einem Bezugspunkt an einem Gehäuse des Elektromotos und einem Bezugspunkt an einem Rotor des Elektromotos zu einem ersten Zeitpunkt ti, an dem der Elektromotor ein negatives Drehmoment aufweist, und

• ein zweites Maß m 2 für einen zweiten Abstand a 2 in axialer Richtung der Welle und zwischen dem Bezugspunkt am Gehäuse und dem Bezugspunkt am Rotor zu einem zweiten Zeitpunkt t 2 , an dem der Elektromotor ein positives Drehmoment aufweist, bestimmt .

Die Vergleichseinheit ist so ausgeführt, dass diese die Differenz mi-m 2 zwischen dem ersten Maß rtii und dem zweiten Maß m 2 mit einem Schwellenwert m s , vergleicht und abhängig von dem Ver- gleichsergebnis von der Differenz mi-m 2 mit dem Schwellenwert m s einen kritischen Zustand des Lagers erkennt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem Elektromotor, einem den Elektromotor auf einer Welle führenden Lager angegeben, welches eine oben beschriebene Vorrichtung zur Überwachung des Zustande des Lagers aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Verfahrens sind, soweit im Übrigen auf die oben beschriebene Vorrichtung beziehungsweise auf das oben beschriebene Fahrzeug übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung beziehungsweise des Fahrzeugs anzusehen. Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der

Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 schematisch ein Schaltbild eines Elektromotors eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit Motorsteuerung;

Figur 2 schematisch einen Schnitt durch den Elektromotor gemäß

Figur 1 mit einem Drehwinkelsensor;

Figur 3 zeigt schematisch die Bewegung des Rotors mit der Welle in axialer Richtung;

Figur 4 Signale des Drehwinkelsensors in Abhängigkeit vom

Vorzeichen des Drehmoments;

Figur 5 einen Graphen zur Auswertung der Signale des Dreh- winkelsensors; und Figur 6 schematisch das Verfahren einer beispielhaften Ausführungsform in einem Ablaufdiagramm .

Figur 1 zeigt schematisch einen in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 100 verbauten Elektromotor 1. Ein in Figur 1 nicht gezeigter Rotor des Elektromotors 1 ist drehfest mit einer Welle 2 verbunden. Die Welle 2 treibt über eine ebenfalls in Figur 1 nicht gezeigte Schrägverzahnung an ihrem einen Ende Zahnräder eines Getriebes 3 an. Neben dem Getriebe 3 können auch eine Kupplung, Nebenaggregate sowie ein ebenfalls zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bestimmter Verbrennungsmotor vorgesehen sein. Das durch den Elektromotor 1 erzeugte Drehmoment wird über eine Achswelle 4 auf Räder 5 des Kraftfahrzeugs übertragen. Zur Steuerung und Regelung des Elektromotors 1 ist ein Motorsteuergerät 7 mit einer Leistungselektronik 6 vorgesehen. Das MotorSteuergerät 7 weist eine Vorrichtung 70 zur Überwachung des Zustande eines den Elektromotor 1 auf einer Welle 2 führenden Lagers 13 auf. Die Vorrichtung 70 umfasst eine Bestimmungseinheit 71 und eine Vergleichseinheit 72.

Die Vorrichtung 70 beziehungsweise die Bestimmungseinheit 71 der Vorrichtung 70 erhält als Eingangsgröße ein Signal über den Drehwinkel 8 des Rotors 10 des Elektromotors 1 in Form von Signalamplitudenwerten, die mittels eines Drehwinkelsensors 9 gemessen werden.

Figur 2 zeigt schematisch die Lagerung des Elektromotors 1 auf der Welle 2. Der Elektromotor 1 weist einen drehfest mit der Welle 2 verbundenen Rotor 10 auf. Ein Stator 11 ist mit einem Gehäuse 12 des Elektromotors 1 verbunden und mittels des Lagers 13 drehbar auf der Welle 2 gelagert. Die Welle 2 weist an ihrem getriebeseitigen Ende eine

Schrägverzahnung 14 auf.

An dem Rotor 10 ist die Sensorspur 16 des Drehwinkelsensors 9 angeordnet. Das die Lage der Sensorspur 16 aufnehmende Sensorelement 15 des Drehwinkelsensors 9 ist am Gehäuse 12 angeordnet. Der Abstand zwischen der Sensorspur 16 und dem Sensorelement 15 wird mit a bezeichnet. Figur 3 zeigt schematisch die Bewegung des Rotors 10 mit der Welle 2 in axialer Richtung der Welle 2, das heißt in Richtung des Pfeils 17. In ihrem oberen Teil zeigt Figur 3 die Bewegung der Welle 2 als Antwort auf die durch den Pfeil 18 gekennzeichnete axiale Kraft. Die Welle 2 bewegt sich dabei um ein Stück b.

Ein Teil dieser Strecke b wird durch das Lagerspiel c gebildet, das im unteren Teil von Figur 3 gezeigt ist.

Der Drehwinkelsensor 9 liefert im Betrieb ein Sinus- und ein Cosinus-Signal SIN, COS, aus dem der Drehwinkel und die Drehzahl berechnet werden. Das Sinus- und das Cosinus-Signal SIN, COS sind in Figur 4B veranschaulicht. Die Amplitude dieser beiden Signale SIN, COS ist abhängig vom axialen Abstand a zwischen dem Sensorelement 15 und der Sensorspur 16. Ändert sich das Vor- zeichen des Drehmoments des Elektromotors 1, bewegt sich der Rotor 10 mit der Sensorspur 16 in axialer Richtung der Welle 2, so dass sich der Abstand a und damit die Amplitude ändert.

Dies ist in Figur 4 gezeigt, wobei die oberste Kurve in Figur 4A das Drehmoment m, die mittlere Kurve in Figur 4B das Sinus- und das Cosinus-Signal SIN, COS und die unterste Kurve in Figur 4C die Amplituden also Spannungsamplituden V des Sinus- und Cosinus-Signals SIN, COS darstellen. In der linken Bildhälfte ist das Drehmoment m negativ, die Welle 2 mit dem Rotor 10 ist an den einen Anschlag gedrückt. Der Abstand a ist vergleichsweise klein und damit sind auch die Signalamplituden V klein.

In der rechten Bildhälfte dagegen ist das Drehmoment m positiv geworden, wodurch sich die Welle 2 mit dem Rotor 10 an den anderen Anschlag bewegt hat. Der Abstand a ist vergleichsweise groß, er hat sich um den Betrag ai-a 2 vergrößert. Damit sind auch die Signalamplituden V groß.

Der verwendete Sensor 9 hat vier Sinus-/Cosinusperioden pro mechanischer Umdrehung, die infolge eines leichten Taumeins nicht ganz gleich sind. Daher wiederholt sich der Kurvenverlauf nach vier Perioden prinzipiell exakt.

Die Amplitudendifferenz zwischen der ersten gemittelten Amplitude in der linken Bildhälfte und der zweiten gemittelten Amplitude in der rechten Bildhälfte ist somit ein Maß für das mechanische Spiel und kann überwacht werden. Dabei können entweder vergleichbare Perioden (hier jede 4. Periode) miteinander verglichen werden oder es werden die über vier Perioden (eine mechanische Umdrehung) gemittelten Amplituden miteinander verglichen. Die beiden Amplituden sowie deren Amplitudendif- ferenz sind in Figur 5 veranschaulicht.

Figur 5 zeigt einen Graphen zur Auswertung der Signale des Drehwinkelsensors 9. Im Bereich sehr kleiner Drehmomente ist nicht immer sicher, wo sich der Rotor 10 gerade befindet. Es ist eine Mindestkraft aufzuwenden, um die Welle 2 mit dem Rotor 10 in den jeweiligen Anschlag zu bringen. Diese Mindestkraft ist jedoch typischerweise so gering, dass sie unter normalen Fahrbedingungen aufgebracht wird. Diese Aufwertung der Signale erfolgt durch die Bestimmungseinheit 71 der Vorrichtung 70. Als Ergebnis wird die oben genannte Amplitudendifferenz dA durch die Bestimmungseinheit 71 ermittelt.

Sicherheitshalber können jedoch Diagnosebereiche Bl, B2 festgelegt werden, für die das Drehmoment groß genug ist, um aussagekräftige Ergebnisse zu liefern. Zu beachten ist bei der Festlegung dieser Bereiche Bl, B2 auch ein gewisses

Hystereseverhalten im Bereich kleiner Drehmomente und gegebenenfalls eine Unsymmetrie infolge einer Lagervorspannung in eine Richtung. Wie es in Figur 5 dargestellt ist, kann ein erster Diagnosebereich Bl für negative Drehmomente und ein zweiter Diagnosebereich B2 für positive Drehmomente festgelegt werden.

In dem ersten Diagnosebereich Bl für negative Drehmomente des Elektromotos 1 beziehungsweise an einem ersten Zeitpunkt ti in diesem ersten Diagnosebereich Bl liegt der Bezugspunkt am Gehäuse 12 des Elektromotos 1 mit einem ersten Abstand ai in axialer Richtung der Welle 2 von einem Bezugspunkt am Rotor 10 des Elektromotos 1 entfernt. In dem zweiten Diagnosebereich B2 für positive Drehmomente des Elektromotos 1 beziehungsweise an einem zweiten Zeitpunkt t 2 in diesem zweiten Diagnosebereich B2 liegt der Bezugspunkt am Gehäuse 12 des Elektromotos 1 mit einem zweiten Abstand a 2 in axialer Richtung der Welle 2 von dem Bezugspunkt am Rotor 10 des Elektromotos 1 entfernt.

Aus diesen beiden voneinander unterschiedlichen Abständen ai und a 2 resultieren unterschiedliche Signalamplituden Ai und A 2 bei dem Drehwinkelsignal 8. Die Amplitudendifferenz dA zwischen der ersten gemittelten Amplitude Ai und der zweiten gemittelten Amplitude A 2 , wobei gilt: dA=|Ai-A 2 |, ist somit ein Maß für das mechanische Spiel, nämlich die Veränderung des Abstandes zwischen dem Bezugspunkt am Gehäuse 12 des Elektromotors 1 und dem Bezugspunkt am Rotor 10 des Elektromotors 1, und kann mit einem vorgegebenen Amplitudenschwellwert A s verglichen werden. Diese Amplitudendifferenz dA wird anschließend von der Bestimmungseinheit 71 an die Vergleichseinheit 72 weitergeleitet und wird von der Vergleichseinheit 72 mit dem vorgegebenen Amplitudenschwellwert A s verglichen. Dabei wird auf einen kritischen Zustand des Lagers 13 geschlossen, wenn die Amplitudendifferenz dA den Amplitudenschwellwert A s überschreitet.

Dies wird beispielhaft gemäß dem Verfahren in Figur 6 durchgeführt. Demnach bestimmt die Bestimmungseinheit 71 gemäß Verfahrensschritt S100 die erste Amplitude Ai, indem diese gemäß Verfahrensschritt S110 überprüft, ob das Drehmoment negativ ist und ob die Drehzahl des Elektromotors 1 oberhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl liegt. Dabei ermittelt die Bestimmungseinheit 71 aus dem von dem Drehwinkelsensor 9 übermittelten Drehwinkelsignal 8 die Drehzahl des Elektromotors 1 und vergleicht diese Drehzahl mit der vorgegebenen Mindestdrehzahl.

Ist das Drehmoment negativ und liegt die ermittelte Drehzahl oberhalb der vorgegebenen Mindestdrehzahl, so wählt die Be- Stimmungseinheit 71 gemäß Verfahrensschritt S120 aus dem Drehwinkelsignal 8 eine Mehrzahl von Amplituden, die sich voneinander um eine ganzzahlige Anzahl n mechanischer Umdrehungen des Rotors 10 unterscheiden. Diese Mehrzahl von ausgewählten Amplituden mittelt die Bestimmungseinheit 71 gemäß Verfahrensschritt S130 zu einer gemittelten Amplitude, welche dann als die erste Amplitude Ai zur Überprüfung des Zustande des Lagers 13 herangezogen wird. Entsprechend bestimmt die Bestimmungseinheit 71 gemäß Verfahrensschritt S200 die zweite Amplitude A 2 , indem diese gemäß Verfahrensschritt S210 überprüft, ob das Drehmoment positiv ist und ob die Drehzahl des Elektromotors 1 oberhalb der vorgegebenen Mindestdrehzahl liegt; bei positivem Drehmoment und bei Überschreiten der vorgegebenen Mindestdrehzahl durch die ermittelte Drehzahl gemäß Verfahrensschritt S220 aus dem Drehwinkelsignal 8 eine Mehrzahl von Amplituden auswählt; aus der Mehrzahl von auswählten Amplituden gemäß Verfahrens schritt S230 die gemittelte zweite Amplitude A 2 ermittelt.

Diese erste und zweite Amplituden Ai , A 2 werden anschließend von der Bestimmungseinheit 71 an die Vergleichseinheit 72 weitergeleitet. Gemäß Verfahrensschritt S300 bildet die Ver- gleichseinheit 72 eine Differenz Ai-A 2 zwischen der ersten und der zweiten Amplitude Ai , A 2 und vergleicht den Betrag dA der Differenz Ai-A 2 , wobei gilt: dA= | Ai-A 2 |, mit dem vorgegebenen Schwellenwert A s . Abhängig von dem Vergleichsergebnis erkennt die Vergleichseinheit 72 dann gemäß Verfahrens schritt S400, ob ein kritischer Zustand bei dem Lager 13 vorliegt oder nicht.

Dabei wird gemäß Verfahrensschritt S410 auf einen kritischen Zustand des Lagers 13 geschlossen, wenn der Betrag dA der Differenz Ai-A 2 den Schwellenwert A s überschreitet.

Dagegen wird gemäß Verfahrens schritt S420 auf einen fehlerfreien Zustand des Lagers 13 geschlossen, wenn der Betrag dA der Differenz Αχ-Α 2 den Schwellenwert A s unterschreitet.

Danach, beziehungsweise nach einem vorgegebenen Zeitabstand wird das Verfahren gemäß Verfahrensschritt S500 zurück zu dem anfänglichen Verfahrensschritt S100 zurückgeführt und die Ver- fahrensschritte von S100 bis S500 werden wiederholt.

Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den

Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äguivalente zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Elektromotor

2 Welle

3 Getriebe

4 Achswelle

5 Rad

6 Leistungselektronik

7 MotorSteuergerät

8 Drehwinkelsignal

9 Drehwinkelsensor

10 Rotor

11 Stator

12 Gehäuse

13 Lager

14 Schrägverzahnung

15 Sensorelement

16 Sensorspur

17 Pfeil

18 Pfeil

70 Vorrichtung zur Überwachung des Zustande des Lagers

71 Bestimmungseinheit

72 Vergleichseinheit

100 Fahrzeug