DE19620582A1 - Magnetic coding opens up wide range of measurement and information possibilities for any type of rubber tyre - Google Patents
Magnetic coding opens up wide range of measurement and information possibilities for any type of rubber tyreInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugreifen unterschied licher Art, insbesondere auf Reifen für Motorfahrzeuge (PKW, LKW, Motorräder, Baufahrzeuge etc.) und für Fahr räder.The invention relates to vehicle tires Licher type, especially on tires for motor vehicles (Cars, trucks, motorcycles, construction vehicles etc.) and for driving bikes.
Natürlich ist es bekannt, Reifen mit lesbaren oder durch Maschinen identifizierbaren Beschriftungen und Markierungen unterschiedlicher Art zu versehen.Of course, it is known to be readable or through tires Machine-identifiable labels and markings to provide different types.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun jedoch die Aufgabe zugrunde, solche Reifen mit einer dauerhaften Kodierung auszurüsten, die sich mit geringem Aufwand erstellen läßt und die sich auf vielfältige Weise technisch auswerten läßt.However, the present invention has the object based on such tires with a permanent coding equip that can be created with little effort and which evaluate themselves in a variety of ways leaves.
Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 beschriebenen Luftreifen gelöst, dessen Besonderheit darin besteht, daß kodierte Zonen mit permanentmagnetischen Arealen in der Reifenwandung eingelagert oder auf der Reifenwandung aufge bracht sind und daß im Betrieb, nämlich nach dem Aufziehen des Reifens und Montage des Rades bei einer Drehbewegung des Rades, diese permanentmagnetischen Areale als Signal geber dienen und in Verbindung mit einem Stationärensignal aufnehmer zum Sensieren der Drehbewegung verwendbar sind. This object is achieved by the one described in claim 1 Pneumatic tire released, the peculiarity of which is that coded zones with permanent magnetic areas in the Tire wall stored or mounted on the tire wall are brought and that in operation, namely after winding of the tire and assembly of the wheel during a turning movement of the wheel, these permanent magnetic areas as a signal serve in conjunction with a stationary signal sensors can be used to sense the rotational movement.
Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß man in das Gummi eines solchen Luftreifens dauerhaft magnetisier bare Flächenzonen einlagern oder aufbringen kann, die dann durch Magnetisierung und Ausbildung von Nord-/Südpol-Area len zu kodierten Zonen werden. Mit Hilfe von magnetfeld empfindlichen Signalaufnehmern oder Sensoren können dann, wenn zwischen diesen magnetisierten Arealen und den Senso ren eine ausreichend große relative Ortsverschiebung, näm lich durch eine Dreh- oder Winkelbewegung der Reifens bzw. des Rades, auftritt, die Kodierungen gelesen werden.The invention is therefore based on the knowledge that one in permanently magnetize the rubber of such a pneumatic tire store or apply bare surface zones, which then through magnetization and formation of the north / south pole area len become coded zones. With the help of magnetic field sensitive signal sensors or sensors can then if between these magnetized areas and the senso ren a sufficiently large relative displacement, näm Lich by rotating or angular movement of the tire or of the wheel, the codes are read.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ergeben die permanentmagnetischen Areale ein Muster, das sich aus in Umfangsrichtung des Reifens mit wechselnder Polarität aufeinanderfolgenden Elementen oder Arealen zu sammensetzt und Informationen enthält, die bei einer Dreh bewegung des Rades durch Auswerten der Eingangssignale des Signal-Aufnehmers erkennbar sind.According to an advantageous embodiment of the invention the permanent magnetic areas give a pattern that out in the circumferential direction of the tire with changing Polarity of successive elements or areas composes and contains information during a shoot movement of the wheel by evaluating the input signals of the Signal sensor are recognizable.
In den beigefügten Unteransprüchen sind noch andere vor teilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.There are still others in the appended subclaims partial embodiments of the invention are described.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildungen hervor.Further details, advantages and possible applications The invention will become apparent from the following description of the attached pictures.
Es zeigen in schematisch vereinfachter DarstellungThey show a schematically simplified representation
Fig. 1 im Querschnitt den Mantel eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsart der Erfindung, Fig. 1 in cross-section the casing of a pneumatic tire according to an embodiment of the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Reifens nach der Erfin dung, Fig. 2 is a side view of a tire according to the dung OF INVENTION,
Fig. 3 und Fig. 4 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 2 weitere Ausführungsbeispiele, Fig. 3 and Fig. 4 in the same representation as Fig. 2 further embodiments,
Fig. 5 im Schnitt ein Fahrzeugrad mit einem Reifen nach der Erfindung und Elemente der zugehörigen Rad aufhängung, einschließlich eines stationären Signalaufnehmers sowie Fig. 5 in section a vehicle wheel with a tire according to the invention and elements of the associated wheel suspension, including a stationary signal sensor and
Fig. 6a und 6b Symbole und Diagramme zur Erläuterung der Funktion der Anordnung nach Fig. 5. Figs. 6a and 6b symbols and diagrams for explaining the function of the arrangement according to Fig. 5.
Fig. 1 veranschaulicht, daß die erfindungsgemäß kodierten Zonen an sehr unterschiedlichen Orten angeordnet sein kön nen. Die kodierten Zonen 1 und 2 befinden sich in der seit lichen Reifenwandung, die Zone 4 in der Lauf- oder Abroll fläche des Luftreifens. Die kodierten Zonen 3 und 7 sind sehr nahe am Felgenkörper 8 des nur angedeuteten Fahrzeug rades angeordnet. Die Aufstandsfläche des Reifens ist in Fig. 1 mit 6 symbolisiert. Fig. 1 illustrates that the zones coded according to the invention can be arranged at very different locations. The coded zones 1 and 2 are in the side of the tire wall, zone 4 in the running or rolling surface of the tire. The coded zones 3 and 7 are arranged very close to the rim body 8 of the vehicle wheel only indicated. The footprint of the tire is symbolized by 6 in FIG. 1.
Reifen rotieren um einen Radmittelpunkt. In vielen Anwen dungsbeispielen ist es daher zweckmäßig, die magnetisierten Areale auf Kreisbögen, konzentrisch zum Mittelpunkt der Radachse anzuordnen. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit örtlich verteilten Polpaarzonen 9, 9′, 9′′ entlang der Reifen wandung. Hierbei symbolisiert N ein Nordpolareal, S ein Südpolareal. Fig. 2 dient nur zur Verdeutlichung der Struk tur dieser kodierten Zonen. In der Praxis läßt sich durch eine feinere Struktur der Nordpol-/Südpol-Areale eine grö ßere Anzahl von Polpaaren und damit eine entsprechend hö here Auflösung und/oder Empfindlichkeit erreichen. Tires rotate around a wheel center. In many application examples, it is therefore expedient to arrange the magnetized areas on arcs concentrically to the center of the wheel axis. Fig. 2 shows an embodiment with locally distributed pole pair zones 9 , 9 ', 9 ''along the tire wall. Here N symbolizes a north polar area, S a south polar area. Fig. 2 only serves to illustrate the structure of these coded zones. In practice, a finer structure of the North Pole / South Pole areas enables a larger number of pole pairs and thus a correspondingly higher resolution and / or sensitivity.
Eine Kodierung der in Fig. 2 gezeigten Art ist auch geeig net, den Luftreifen magnetisch zu kennzeichnen, damit er im Produktionsprozeß automatisch identifiziert werden kann.A coding of the type shown in FIG. 2 is also suitable for magnetically identifying the pneumatic tire so that it can be identified automatically in the production process.
Die Anwendungsmöglichkeiten der eingelagerten kodierten Zonen läßt sich auf sehr vielfältige Weise technisch nut zen. Eine Möglichkeit zur Auswertung einer solchen Markie rung, wie der Markierung 9, 9′, 9′′ in Fig. 2 besteht darin, eine Fahrzeugbewegung zu sensieren, 2. B. als Bestandteil einer Wegfahrsperre oder Diebstahlsicherung.The possible uses of the encoded coded zones can be used technically in a wide variety of ways. One way of evaluating such a marking, such as the marking 9 , 9 ', 9 ''in Fig. 2, is to sense a vehicle movement, 2. B. As part of an immobilizer or anti-theft device.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Reifens mit über den gesamten Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten, permanentmagnetischen Arealen. In die Seitenwandung des Luftreifens ist eine ganzzahlige Folge gleichartiger, einander abwechselnder Nord- und Südpol-Areale eingebettet, die eine geschlossene, zum Radmittelpunkt konzentrische Kreisbahn 10 bilden. Eine solche Ausführungsform ist in Verbindung mit einem stationären Meßwertaufnehmer z. B. zur Messung des Drehverhaltens eines Fahrzeugrades als Eingangsgröße eines Kraftfahrzeug-Regelungssystems geeignet. Die in die Reifenwandung integrierten oder auf der Reifenwandung angeordneten kodierten Zonen dienen in diesem Anwendungsfall als Signal- oder Meßwertgeber. Fig. 3 shows an example of a tire over the entire circumference with evenly arranged, the permanent magnetic areas. An integral sequence of similar, alternating north and south pole areas is embedded in the side wall of the tire, which form a closed circular path 10 concentric with the center of the wheel. Such an embodiment is in connection with a stationary sensor z. B. suitable for measuring the rotational behavior of a vehicle wheel as an input variable of a motor vehicle control system. In this application, the coded zones integrated in the tire wall or arranged on the tire wall serve as signal or measurement value transmitters.
Mit der Ausführungsform nach Fig. 4 ist eine noch höhere Winkelauflösung zu erreichen. Die kreisförmige Kodier-Spur 11 besteht in diesem Fall aus linienförmigen Nord- und Südpolen, die, wie in dem Beispiel nach Fig. 3, einander abwechseln. Auch eine solche Ausführungsform ist als Signalgeber oder Encoder für eine Drehzahlmessung-Sensorik verwendbar. An even higher angular resolution can be achieved with the embodiment according to FIG. 4. In this case, the circular coding track 11 consists of linear north and south poles which, as in the example according to FIG. 3, alternate with one another. Such an embodiment can also be used as a signal transmitter or encoder for a speed measurement sensor system.
Zur Abtastung der kodierten, aus magnetischen Arealen gebildeten Spuren (1-4,7, 10, 11) werden relativ zu dem Reifen bzw. den kodierten Zonen ortsfest angeordnete Signalaufnehmer verwendet. Besonders geeignet sind aktive Sensoren oder Meßelemente mit magnetoresistiven Sensorelementen oder mit Hallelementen. Grundsätzlich können alle Arten von Signalaufnehmer oder Sensortypen eingesetzt werden, die auf permanentmagnetische Felder, die Änderung dieser Felder oder auf Polaritätswechsel reagieren, Verwendung finden. Natürlich ist es grund sätzlich auch möglich, passive Signalaufnehmer oder Spulensysteme einzusetzen, in denen durch die Änderung des Magnetfeldes infolge der Drehung des Reifens Signale induziert werden.In order to scan the encoded tracks ( 1-4 , 7 , 10 , 11 ) formed from magnetic areas, stationary signal recorders are used relative to the tire or the encoded zones. Active sensors or measuring elements with magnetoresistive sensor elements or with Hall elements are particularly suitable. In principle, all types of signal pickups or sensor types can be used that react to permanent magnetic fields, the change in these fields or to changes in polarity. Of course, it is also possible in principle to use passive signal pickups or coil systems in which signals are induced by the change in the magnetic field due to the rotation of the tire.
Die Fig. 5 und die Fig. 6a, 6b dienen zur Erläuterung einer besonderen Anwendungsform. In diesem Beispiel ist, wie Fig. 5 zeigt, in Höhe der Reifenwandung bzw. in Höhe der kodierten Zonen (1-4,7, 10, 11) an der Radaufhängung - oder an einem geeigneten mit dem Fahrzeug verbundenen Halter ein Sensor oder Signalaufnehmer mit zwei Meßelementen 13, 14 angeordnet. Beispielsweise können beide Meßelemente 13, 14 als magnetfeldempfindliches Element magnetoresistive Sensorelemente enthalten.The Fig. 5 and Fig. 6a, 6b serve to illustrate a particular application form. In this example, as shown in FIG. 5, at the level of the tire wall or at the level of the coded zones ( 1-4 , 7 , 10 , 11 ) on the wheel suspension - or on a suitable holder connected to the vehicle, there is a sensor or signal sensor arranged with two measuring elements 13 , 14 . For example, both measuring elements 13 , 14 can contain magnetoresistive sensor elements as a magnetic field sensitive element.
Die beiden Meßelemente 13, 14 sind örtlich versetzt angeordnet, wie dies die Fig. 6a, 6b, jeweils die links dargestellte Skizze, veranschaulichen. Mit 13′, 14′ sind in 6a die "Lese"-Punkte der Sensoren 13 und 14 bezeichnet. Die örtliche Versetzung D - siehe Fig. 6a - wird so gewählt, daß zwischen den Lesepunkten 13′ und 14′ eine beliebige Anzahl von Polpaaren 16, 17, . . . eingeschlossen wird. The two measuring elements 13 , 14 are arranged spatially offset, as shown in FIGS . 6a, 6b, the sketch shown on the left. With 13 ', 14 ' the "read" points of the sensors 13 and 14 are designated in FIG. 6a. The local offset D - see Fig. 6a - is chosen so that between the reading points 13 'and 14 ' any number of pole pairs 16 , 17 ,. . . is included.
Die um die Strecke D gegeneinander versetzten Sensoren 13, 14 liefern in diesem Fall, wie der Signalverlauf S₁₃, S₁₄ in dem Kurvendiagramm nach Fig. 6a zeigt, bei jeder Raddrehbe wegung zeitlich gegeneinander versetzte Signale, aus denen das Drehverhalten - Drehzahl, Beschleunigung, Verzögerung, und Drehrichtung - zu erkennen ist.The offset by distance D sensors 13 , 14 deliver in this case, as the signal curve S₁₃, S₁₄ in the curve diagram of Fig. 6a shows, with each wheel rotation movement temporally offset signals from which the rotational behavior - speed, acceleration, deceleration , and direction of rotation - can be seen.
Bekanntlich führen die auf ein Fahrzeugrad ausgeübten Antriebs- oder Bremsmomente zu einer Verformung des Reifens in der in Fig. 6b symbolisch dargestellten Weise. Unter dem Einfluß des Kräftepaares F - siehe Fig. 6b - wird die Reifenwandung und damit zugleich die Richtung der magnetisierten Streifen 16, 17, . . . in Torsionsrichtung verformt; die magnetisierten Areale sind in diesem Fall der Anschaulichkeit wegen streifenförmig dargestellt.As is known, the drive or braking torques exerted on a vehicle wheel lead to a deformation of the tire in the manner symbolically shown in FIG. 6b. Under the influence of the pair of forces F - see Fig. 6b - the tire wall and thus the direction of the magnetized strips 16 , 17,. . . deformed in torsion direction; the magnetized areas are shown in stripes for clarity.
Gegenüber der ortsfesten Anordnung der beiden Meßelemente 13 und 14 - siehe Fig. 5 - tritt infolge dieser torsionsbedingten Verformung ein relativer örtlicher Versatz d der magnetisierten Streifen, insbesondere der latschnahen magnetischen Zone jedes Streifens auf. Diese Verformung hat eine Veränderung der gegenseitigen Phasenlage der Signale S₁₃, S′₁₃ und S₁₄, S′₁₄ zur Folge. Diese Phasenverschiebung der Signale ist in den Fig. 6a und 6b erkennbar.Compared to the fixed arrangement of the two measuring elements 13 and 14 - see FIG. 5 - a relative local offset d of the magnetized strips, in particular the magnet zone close to the pint, occurs as a result of this torsional deformation. This deformation has a change in the mutual phase position of the signals S₁₃, S'₁₃ and S₁₄, S'₁₄ result. This phase shift of the signals can be seen in FIGS. 6a and 6b.
Zur Auswertung der Phasenverschiebung wird der Zusammenhang zwischen dem von dem Rad auf die Straße übertragenen Moment M und der Phasenverschiebung D + d zweckmäßigerweise als Tabelle in einem Speicher der (nicht dargestellten) Auswerteelektronik erfaßt und zur Auswertung des Signals herangezogen. Die Messung des Momentes M mit der Anordnung nach Fig. 5 auf Basis der anhand der Fig. 6a, 6b erläuterten physikalischen Gegebenheiten läßt sich zur Verbesserung eines Regelungssystems auswerten, da aus diesen Meßwerten auf den Kraftschlußbeiwert oder Reibbeiwert zwischen Reifen und Straße geschlossen werden kann.To evaluate the phase shift, the relationship between the torque M transmitted from the wheel to the road and the phase shift D + d is expediently recorded as a table in a memory of the evaluation electronics (not shown) and used to evaluate the signal. The measurement of the moment M with the arrangement according to FIG. 5 on the basis of the physical conditions explained with reference to FIGS. 6a, 6b can be evaluated in order to improve a control system, since the measured value can be used to deduce the coefficient of adhesion or friction between the tire and the road.
Zur Realisierung der magnetisierbaren Flächen bzw. der kodierten Zonen wird im Herstellungsprozeß des Reifens eine geringe Menge von Barium-Ferrit-Pulver, erforderlichenfalls versetzt mit einem Strontium-Anteil, in homogener Verteilung eingefügt. Alternativ hierzu ist es auch möglich, ca. 1 mm dicke Gummifolien, in die das magnetisierbare Material eingebracht ist, zur Ausbildung der kodierbaren Zonen zu verwenden. Diese Gummifolie wird dann in den vorgesehenen Zonen auf die Reifenwandung aufgeklebt und magnetisiert.To realize the magnetizable surfaces or the coded zones becomes one in the tire manufacturing process small amount of barium ferrite powder, if necessary mixed with a strontium portion, in homogeneous Distribution inserted. Alternatively, it is possible, about 1 mm thick rubber films in which the magnetizable material is introduced for training of the codable zones. This rubber sheet will then in the designated zones on the tire wall glued and magnetized.
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
|
8141 | Disposal/no request for examination |