SKF hat ein innovatives Produkt zur frühzeitigen Entdeckung von Lagerschäden bei LKW-Radlagern entwickelt. Der SKF Wheel End Monitor ermöglicht die Entdeckung eines Radlagerschadens bevor es zum Ausfall kommt und verringert somit erheblich die Gefahr eines Liegenbleibens auf der Straße

Die Speditionsbrancheunterliegt weltweit einem harten Wettbewerb. LKW und vor allem Anhänger müssen ständig im Einsatz sein, um dicht gestaffelte Liefertermine halten zu können. Denn: Nur Fahrzeuge, die rollen, verdienen Geld für ihre Spedition. Ein Hauptanliegen der Fuhrunternehmen ist deshalb, Zusatzkosten und außerplanmäßige Ausfallzeiten bei ihren Fahrzeugen zu vermeiden.

Seit langer Zeit leistet SKF Pionierarbeit auf diesem Gebiet. Wartungsfreie Radlager von SKF können Laufleistungen von einer Million Kilometer und mehr erzielen und tragen dazu bei, dass überall auf der Welt Waren zuverlässig den Weg zu ihrem Kunden finden.

Doch jedes Lager erleidet irgendwann einmal einen Schaden und fällt in der Folge aus – wenn der Defekt nicht frühzeitig erkannt wird. Bleibt der Lagerschaden unentdeckt, wird der Ausfall des Lagers im Straßenverkehr stattfinden und quasi zwangsläu ein Liegenbleiben des LKW-Gespanns zur Folge haben. Statistiken zeigen, dass 30% aller Ausfälle von LKW auf den Themenkomplex „Rad“ zurückzuführen sind. Dahinter verbergen sich natürlich in erster Linie Reifenschäden, aber auch Lagerausfälle haben einen nicht zu unterschätzenden Anteil als Ursache für Pannen.

Teure Reparaturen
Führt ein Lagerschaden zum Ausfall eines LKW im Straßenverkehr, zieht das für die Spedition erhebliche Kosten nach sich: Neben der reinen Stehzeit des LKW fallen Reparatur- bzw. Abschleppdienst und das Ersatzteil an. Falls es nötig wird, einen Unfallort abzusichern oder es muss – evtl. sogar gefährliche – Ladung gesichert und umgeladen werden, erreichen diese Kosten schnell astronomische Höhen. Darüber hinaus droht in manchen Ländern eine empfindliche Strafe im Falle eines liegen gebliebenen LKWs, eine gesetzliche Maßnahme, die eine verbesserte Wartungsmentalität der Speditionen für ihren Fuhrpark zum Ziel hat.

Finanzielle Aspekte aus dem Blickwinkel der Speditionen sind jedoch nur ein Teil der Wahrheit, die gesamte Problematik ist vielschichtiger. Je nach Art des erfolgten Unfalls kann der durch einen Lagerschaden hervorgerufene Ausfall einen hohen Imageverlust für die betreffende Spedition darstellen. Auch gesellschaftliche sowie die Umwelt betreffende Aspekte spielen eine Rolle: Ein Unfall eines LKW-Gespanns birgt ein hohes Risikopotential für alle anderen Verkehrsteilnehmer. Ein ausgebrannter Anhänger oder eine verlorene Gefahrgutladung bedeuten trotz aller schnellstmöglich eingeleiteten Maßnahmen immer eine Belastung der Umwelt, ein durch einen LKW-Ausfall hervorgerufener Stau bedeutet immer auch einen hohen ökonomischen Verlust für die Volkswirtschaft.

SKF hat es sich zum Ziel gesetzt, zur Lösung dieser Problematik beizutragen, und in mehrjähriger Entwicklungszeit den SKF Wheel End Monitor zur Serienreife gebracht. Die langjährige Erfahrung in der Wälzlagertechnik sowie das vorhandene Wissen über Lager und deren Ausfallmechanismen wurden herangezogen, um sich ein Bild über den Ablauf eines drohenden Radlagerschadens zu machen. So ist es gelungen, ein neues mechatronisches Produkt zu entwickeln, das Radlagerschäden zuverlässig erkennt und diese anzeigt, bevor es zum Ausfall des Lagers kommt.

Der SKF Wheel End Monitor wird mittels zweier Radmuttern von außen permanent an der Felge des LKWs bzw. Anhängers montiert und nimmt dort die Schwingungen des Radlagers auf (Bild1). Natürlich ist das Radlager nicht der einzige Auslöser von Schwingungen am Rad während der Fahrt: Das Abrollen der Reifen, unterschiedliche Fahrbahnzustände sowie über die Aufhängung übertragene Schwingungen anderer Fahrzeugteile – all diese Effekte führen zu Schwingungen, die letztendlich auch an der Felge wahrgenommen werden können. Durch die verwendete Technologie sowie eine ausgeklügelte Auswertungslogik ist der SKF Wheel End Monitor jedoch in der Lage, die durch Lagerschäden – genauer gesagt durch Schälungen in der Laufbahn – hervorgerufenen Schwingungen von jenen zu unterscheiden, welche auf andere Ursachen zurückzuführen sind.

Bild 2 zeigt die vom SKF Wheel End Monitor aufgenommenen und verarbeiteten Messdaten an einem Versuchsfahrzeug. Getestet wurde an einer LKW-Vorderachse. Die Grafik zeigt Schwingungsdaten zweier schadhafter Lager (blaue bzw. orange Datenreihe) sowie einer Anzahl verschiedener intakter Lager mit unterschiedlichen Laufzeiten (lila) in Abhängigkeit von der Raddrehzahl. Ab einer gewissen Geschwindigkeit ist der Unterschied zwischen unbeschädigten und defekten Lagern klar erkennbar. Die Auswertungslogik ist mit einer geschwindigkeitsabhängigen Schwelle versehen und ermöglicht so eine präzise Unterscheidung des Signals, sobald der LKW eine festgelegte Mindestgeschwindigkeit überschreitet. Realisiert wird diese Geschwindigkeitsschwelle mittels Drehzahlabschätzung des auf der Felge befestigten Sensors (Bild 1).

Einfache Kontrolle
Hat der SKF Wheel End Monitor einen Lagerschaden entdeckt (Bild 3), zeigt er diesen durch mehrtägiges automatisches Blinken einer roten LED-Leuchte an. Zusätzlich können die ermittelten Daten jederzeit manuell ausgelesen werden, um den Zustand des Radlagers zu überwachen (grünes Licht: Lager in Ordnung; rotes Licht: Lagerschaden liegt vor). Dieses einfache Prinzip der optischen Anzeige verbunden mit der oben erwähnten Technologie, die sich auf den wesentlichen Kundennutzen konzentriert, haben es möglich gemacht, ein Produkt zu entwickeln, welches dem vor allem in der Automobilindustrie vorherrschenden Kostendruck Rechnung trägt und damit einen tatsächlichen Mehrwert für die Kunden von SKF darstellt.

Wenn der SKF Wheel End Monitor einen Lagerschaden entdeckt hat und diesen anzeigt, kann das Lager dennoch noch mehrere tausende Kilometer gefahren werden, bevor ein Ausfall droht. Das bedeutet, der Spediteur kann seine Fracht ausliefern und die nächste Wartung einplanen, um den Lagerwechsel vorzunehmen; eine präventive Wartung ist möglich.

Neben der eigentlichen Entwicklung dieses neuartigen Produkts wurde ein besonderes Augenmerk auf die Validierung des SKF Wheel End Monitors unter realen Bedienungen, also „auf der Straße“ gelegt. So musste sich der SKF Wheel End Monitor in zwei großangelegten Feldtests in den USA und Australien beweisen. Dabei wurde in verschiedenen Regionen mit jeweils unterschiedlichsten Klimabedingungen (große Kälte, extreme Hitze, feiner Staub etc.) getestet und der SKF Wheel End Monitor somit auf seine Tauglichkeit unter extremen Anwendungsbedingungen geprüft.

Der Serienstart für den SKF Wheel End Monitor erfolgte Ende 2007. Als Pilotkunde konnte Hendrickson International, Marktführer in den USA im Bereich Aufhängungssysteme für Nutzfahrzeuge und Anhänger gewonnen werden. Hendrickson stellte den SKF Wheel End Monitor bereits im März 2007 auf dem „Technology and Maintenance Council“ (TMC) in Florida, USA, als serienmäßigen Bestandteil seines innovativen Achskonzeptes QUAANTUM™ FX7 vor. Seit September 2007 liefert SKF nicht nur eine neue Radlagereinheit an Hendrickson, sondern zusätzlich den Wheel End
Monitor.

Ein Blick in die Zukunft
Der SKF Wheel End Monitor mit seinem heutigen Funktionsumfang darf wohl als ein erster Schritt in einer Reihe von mechatronischen Produkten zur Zustandsüberwachung am Radkopf betrachtet werden. Für die Zukunft sind alternative Wege der Signalübermittlung ebenso denkbar wie ein erweiterter Funktionsumfang des SKF Wheel End Monitor. Dieser könnte dann – neben der Kontrolle des Lagerzustands – zur Überwachung weiterer Bereiche des Radkopfes dienen.

 Weitere Informationen: E-Mail: trb.info@skf.com