Die Erfindung betrifft eine Radnaben-Radachsen-Anordnung mit einer Radachse, ei- ner Radnabe zur Lagerung eines Fahrzeugrades an der Radachse und einer Wälzla- gereinheit mit Wälzlagern zur Lagerung der Radnabe auf einem Achszapfen der Rad- achse.

Die Druckschrift DE 10 2014 200 714 A1 beschreibt eine entsprechende Radnaben- Radachsen-Anordnung für (dort als Nutzkraftfahrzeuge bezeichnete) Nutzfahrzeuge.

Für Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen, Trailer und Busse werden derzeit verschiede- ne Systeme für das Autonome Fahren entwickelt. Für die Steuerung dieser Systeme werden im Wesentlichen fernwirkenden Sensoren wie Radar, Laser, Ultraschall, Ka- mera, etc. verwendet. In Zukunft ist in diesem Zusammenhang ein noch höherer Be- darf an zusätzlichen Sensordaten zu erwarten. Vor allem die Radkräfte sind von Inte- resse, Vibration und Temperatur sollen jedoch auch gemessen werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Radnaben-Radachsen-Anordnung anzugeben, die bei im Wesentlichen gleichem Aufbau diesem erhöhten Bedarf an Sensordaten Rechnung trägt. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Verwen- dung dieser Radnaben-Radachsen-Anordnung anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Radnaben-Radachsen- Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine entsprechende Verwen- dung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin- dung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Bei der erfindungsgemäßen Radnaben-Radachsen-Anordnung mit einer Radachse, einer Radnabe zur Lagerung eines Fahrzeugrades an der Radachse und einer Wälz- lagereinheit mit Wälzlagern zur Lagerung der Radnabe auf einem Achszapfen der Radachse ist vorgesehen, dass diese Anordnung weiterhin eine Messanordnung zur Bestimmung der Lage der Radnabe relativ zur Radachse mittels einer Abstandsmes- sung des Abstandes zwischen einer Achskom ponente der Radachse, insbesondere dem Achszapfen, einerseits und einer Struktur der Radnabe andererseits.

Die Messanordnung zur Bestimmung der Lage der Radnabe relativ zur Radachse mit- tels einer Abstandsmessung des Abstandes zwischen der Achskomponente und der der Radnabenstruktur ist eine Art Sensor zur Ermittlung von Radkräften, der sich be- sonders gut in die Radnaben-Radachsen-Anordnung integrieren lässt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Messanordnung be- züglich einer von der Radachse vorgegebenen Drehachse umfänglich verteilt ange- ordnete Messelemente auf.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Messanordnung bezüglich der Radachse achsfest angeordnet ist. Die Messanordnung ist dazu insbesondere direkt an der Radachse be- festigt, beispielsweise am Achszapfen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Messanord- nung eingerichtet, den Abstand per induktiver Messung bzw. Wirbelstrommessung zu messen. Die Messelemente sind dabei Wirbelstromsensoren. Diese Sensoren gehö- ren zu der Klasse der berührungslosen Abstandsmesser. Wird ein leitender Körper in einem Magnetfeld bewegt, dann treten in diesem Feld Wirbelströme auf, weil im lei- tenden Material eine Spannung induziert wird. Mit diesem Prinzip können Längen und Dicken elektrisch leitender Werkstoffe im Bereich zwischen 0,5 mm und 140 mm be- stimmt werden.

Alternativ oder zusätzlich wird mindestens ein magnetischer Sensoren wie z.B.

Hallsensor oder MR Sensor (MR: magnetoresistiver) als Messelement verwendet.

Weiterhin ist es auch denkbar, dass die Messanordnung eingerichtet, den Abstand per Ultraschall zu messen. Die Messelemente sind dabei Ultraschallabstandssensoren. Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Struk- tur der Radnabe von einer Fläche der Radnabe oder einem Anbauteil an der Radna- be, insbesondere einem Stahlblechring, gebildet.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Wälzlager der Wälzlagereinheit als Kegelrol- lenlager ausgebildet sind. Derartige Kegelrollenlager sind bei Radlagern für Nutzfahr- zeuge bekannt und haben sich für diese Anwendung bewährt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Radnaben- Radachsen-Anordnung weiterhin eine Messeinrichtung zur Winkelmessung der Rad- nabe relativ zur Radachse auf. Dadurch ist es möglich, die Abstandsmessung mit ei- ner Winkelmessung der Radnabe relativ zur Radachse zu kombinieren.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer vorstehend genannten Radna- ben-Radachsen-Anordnung zur Ermittlung von Daten über auftretende Radkräfte ei- nes Fahrzeugrades beim Fahren, insbesondere bei einem autonomen Fahren, mittels einer Abstandsmessung. Das entsprechende Fahrzeug ist insbesondere ein Nutzfahr- zeug (Nutzkraftfahrzeug), wie Lastkraftwagen, Trailer oder Bus. Unter Radkräften sind in diesem Zusammenhang vor allem die äußere Kräfte auf die Radnabe zu verstehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der Radkräfte aus den gemessenen Abständen die Lage der Radnabe relativ zur Radachse ermittelt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver- wendung ist vorgesehen, dass die Abstandsmessung mit einer Winkelmessung der Radnabe relativ zur Radachse kombiniert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol- gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: Fig. 1 : eine Prinzip-Skizze einer Radnaben-Radachsen-Anordnung gemäß einer Aus- führungsform der Erfindung,

Fig. 2: eine Schnittzeichnung einer detailliert dargestellten Radnaben-Radachsen- Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Radnaben-Radachsen- Anordnung 10 zur Lagerung eines Fahrzeugrades auf einer Radachse in einer Art Halbschnitt. Dabei ist das Fahrzeugrad nicht gezeigt. Die Radnaben-Radachsen- Anordnung 10 umfasst die eigentliche Radnabe 12, eine Wälzlagereinheit 14 mit zwei Wälzlagern 16, 18 zur Lagerung der Radnabe 12 auf einem Achszapfen 20 der Rad- achse, die durch die gedachte Drehachse A repräsentiert wird. Die Wälzlagereinheit 14 kann beispielsweise als ein zweireihiges Schrägwälzlager aufgebaut sein, wie Fig.

2 zeigt.

Auf der Außenseite 22 (Mantelfläche) des Achszapfens 20 ist eine Messanordnung 24 zur Bestimmung der Lage der Radnabe 12 relativ zur Radachse angebracht. Die Be- stimmung der Lage erfolgt mittels einer Abstandsmessung zwischen einer Struktur 26 der Radnabe 12 einerseits und der Position der Messanordnung 24 auf dem Achszap- fen 20 andererseits. Die Struktur 26 der Radnabe 12 wird unmittelbar von einer elektrisch leitenden Komponente der Radnabe 12 gebildet.

Die Messanordnung 24 weist bezüglich der von der Radachse vorgegebenen Dreh- achse A umfänglich verteilt angeordnete Messelemente auf. Die Messanordnung 24 kann dabei beispielsweise als ein den Achszapfen 20 in einem Achsabschnitt umgrei- fender Ring ausgebildet sein, an/in dem die Messelemente umfänglich verteilt ange- ordnet sind. Die Messanordnung 24 ist beispielsweise eingerichtet, den Abstand per Wirbelstrommessung zu messen. Die Messelemente der Messanordnung 24 sind da- bei als Wirbelstromsensoren ausgebildet. Von der Messgröße„Abstand 5 wie auch von der zu bestimmende Größe„relative Lage S der Radnabe 12 relativ zur Radach- se“ und der zu ermittelnde Größe„Radkraft F“ werden jeweils die Axial- und Radial- komponenten ö _a , Sa, F _a ; ö _r , Sr, Fr ermittelt.

Die Fig. 2 zeigt eine detailliert dargestellte Radnaben-Radachsen-Anordnung 10 in ei- ner Schnittzeichnung. Bei dieser Darstellung sind auch Verformungen des Achszap- fens 20 wie auch von Komponenten der Wälzlager 16, 18 in Antwort auf die auftreten- den Radkräfte stark übertrieben dargestellt.

Die zwei Wälzlager 16, 18 der Wälzlagereinheit 14 sind im gezeigten Beispiel der Fig. 2 als Kegelrollenlager 28, 30 ausgebildet und in O-Anordnung angeordnet. Jedes der Wälzlager 16, 18 weist einen Außenring 32, eine Mehrzahl von Wälzkörpern 34 sowie einen Innenring 36 auf. Die Außenringe 32 der Wälzlager 16, 18 sind in der Radnabe 10 eingepasst. Die in einem (nicht gezeigten) Wälzkörperkäfig eingesetzten Wälzkör- per 34 sind außenseitig an dem jeweiligen Außenring 32 und innenseitig an dem je- weiligen Innenring 36 geführt und können daran abrollen. Die Wälzkörper 34 sind im Beispiel als Kegelrollen ausgestaltet. Das in der Figur rechte axiale Ende der Radna- be 12 ist ein getriebeseitiges Ende. Ein dem getriebeseitigen Ende gegenüberliegen- des axiales Ende der Radnabe 12 ist ein radseitiges Ende.

Bei eingebauten Kegelrollenlagern 28, 30 sind die Außenringe 32 in einem als Bund- breite bezeichneten Abstand an einer jeweiligen Schulter innerhalb der Nabe 12 zuei- nander positioniert abgestützt. I Durch das axiale Verspannen der Innenringe 36 stellt sich ein definiertes Lagerspiel der Wälzlagereinheit 14 ein.. Die Radnabe 12 mit der Wälzlagereinheit 14 kann anschließend auf dem Achszapfen 20 (auch Achsschenkel genannt) montiert werden.

Die Radnaben-Radachsen-Anordnung 10 ist für die Verwendung bei Lastkraftwagen (LKW), Trailern, Bussen und anderen Nutzfahrzeugen (Nutzkraftfahrzeugen) vorgese- hen.

Im Folgenden sollen Zentrale Punkte der Erfindung noch einmal mit anderen Worten zusammengefasst werden:

Durch äußere Kräfte auf die Radnaben 10 beim Betrieb des entsprechenden Fahr- zeugs wie Aufstandskräfte (Axialkräfte F _a , Radialkräfte Fr) und Tangentialkräfte (Ft) bei Beschleunigung oder Bremsen kommt es zu Verformungen am Achszapfen 20 und an den Innenringen 36 und somit zu Verlagerungen der Radnabe 12 relativ zur Radachse bzw. deren Achszapfen s _a und s _r . Diese Verlagerung wird durch ein oder mehrere über den Umfang verteilte Messele- mente über eine Abstandmessung ermittelt.

Aus den Abständen bzw. Abstandsänderungen ö _a und d _G werden die äußeren Kräfte F _a und Fr ermittelt.

Die Messung des Abstands/der Abstandsänderung soll über einen Wirbelstromsensor erfolgen, der direkt auf eine ebene Fläche der Nabe oder auf ein zusätzliches Bauteil (z.B. Stahlblechring) gerichtet wird. Alternativ oder zusätzlich wird mindestens ein magnetischer Sensoren wie z.B. Flallsensor oder MR Sensor (MR: magnetoresistiver) verwendet.

Die Abstandsmessung wird kombiniert mit einer Winkelmessung der Radnabe 12 rela- tiv zur Radachse bzw. dem Achszapfen 20 dieser Radachse um die Einflüsse von Bauteiltoleranzen auf die Abstandsmessung zu reduzieren.

Bezuqszeichenliste

10 Radnaben-Radachsen-Anordnung

12 Radnabe

14 Wälzlagereinheit

16 erstes Wälzlager, ringförmig

18 zweites Wälzlager, ringförmig

20 Achszapfen

22 Außenseite (Achszapfen)

24 Messeinrichtung

26 Struktur

28 erstes Kegelrollenlager

30 zweites Kegelrollenlager

32 Außenring

34 Wälzkörper

36 Innenring

A Rotationsachse

Fa Axialkraft

Fr Radialkraft

Sa axiale Lage(änderung)

Sr radiale Lage(änderung)