DE3705617A1 - Method for measuring temperature inside the rubber body of pneumatic tyres for motor vehicles - Google Patents

Method for measuring temperature inside the rubber body of pneumatic tyres for motor vehicles

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DE3705617A1
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Josef Ertz
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Josef Ertz
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    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING OR REPAIRING; REPAIRING, OR CONNECTING VALVES TO, INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps, of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0491Constructional details of means for attaching the control device
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    • B60C23/20Devices for measuring or signalling tyre temperature only

Abstract

With the proposed measuring device, the actual temperature within the rubber body can be measured on a pneumatic tyre at any time, even continuously during operation, at previous specified points. This takes place in such at way that the temperature-dependent electrical resistance of inserted metal braided conductors is determined with the aid of an external measuring device. In this arrangement, total, sectoral or zonal temperature values can be determined with respect to the tread of the tyre.

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperaturmeßverfahren, mit dessen Hilfe am Reifen an einer oder mehreren vorher festgelegten Stellen im Innern des Gummi körpers die Temperatur ermittelt werden kann. The invention relates to a temperature measurement, by means of which the tire at one or more predetermined locations within the rubber body, the temperature can be determined. Die Feststellung der dort herrschenden tatsächlichen Temperatur ist von Bedeutung The determination of the prevailing actual temperature is important

  • a) im Produktionsprozeß (Vulkanisation) zur Feststellung, wann im Innern die erforderliche Temperatur erreicht ist, bzw. wie lange sie schon einwirkt, (a) in the production process vulcanization) to determine when the required temperature is reached inside, or how long they have been applied,
  • b) am rollenden Rad am Fahrzeug, um die unter ver schiedenen Beanspruchungen und bei verschiedenen Betriebsbedingungen sich einstellende Temperatur im Gummi zu erfahren, um ev. gefährliche Betriebs zustände rechtzeitig zu erkennen. b) the rolling wheel to the vehicle to learn under ver different loads and at different operating conditions resulting temperature in the rubber to recognize ev. dangerous operation states in time.
  • c) in der Forschung, bzw. bei der Prüfung von Hoch leistungsreifen, zur Feststellung von Abweichungen von ihren Sollwerten - Nonuniformity - über den Umfang des Reifens, zonal oder sektoral, bei einem Probelauf auf Trommelprüfständen o. ä. c) performance tires in research, or when testing high, for detecting deviations from their desired values - Nonuniformity - over the circumference of the tire, zonal or sectors, during a test run to drum test beds or the like..

Temperaturmessungen sind am Reifen bisher schon möglich entweder außen, berührungslos am rollenden Rad durch Pyrometer, (Wärmestrahlungsmesser) oder beim stillgesetzten Rad durch aufgelegte Fühler, oder auch innen im Gummi durch Einstechen einer Sonde - Thermoelement oder Widerstandsthermometer - in den Gummi, beim ebenfalls dazu stillgesetzten Rad, bzw. innen im Gummi durch implantierte Thermoelemente, deren elektrische Spannung außen an den herausge führten Leitern abgegriffen und gemessen wird. Temperature measurements are at the tire so far been possible either outside without contact at the rolling wheel by pyrometer (heat radiation meter) or in the stopped bicycle through launched sensor, or internally in the rubber by insertion of a probe - thermocouple or RTD - in the rubber, the stopped when also to wheel, or in rubber whose electric voltage is tapped off the outside of the lead conductors and herausge measured inside by implanted thermocouples. Dies ist Stand der Technik und wird seit langem schon angewandt in der Forschung und bei Neuentwicklungen, (Siehe auch Dissertation Gerresheim, an der TU München 1974). This is state of the art and has long been used in research and in new developments (see also thesis Gerresheim, at the Technical University of Munich 1974).

Der Nachteil aller dieser Methoden ist, daß die Messung meist nur am dafür stillgesetzten Rad möglich ist, oder bei Durchführung am rollenden Rad einen erheblichen Aufwand erfordert, der beim Serienreifen für den normalen Einsatz nicht darstellbar ist. The disadvantage of all these methods is that the measurement is usually possible only on for the stopped wheel, or requires a considerable effort in implementing the rolling wheel that can not be represented in the standard tires for normal use. Darüberhinaus wird die Temperatur nur punktuell gemessen, und vor allem bei der Einstechmethode ver fälscht die Sonde durch ihre eigene Masse und Wärme leitung, bzw. -kapazität die Meßgröße an der Meßstelle. Moreover, the temperature is measured only at certain points, and especially in the Einstechmethode ver the probe deflected by its own mass and heat transfer, and capacity are the measured quantity to the measuring point.

Viel wichtiger wäre es, die Momentantemperatur in einem bestimmten Reifenbereich - zonal oder sektoral - als Meßgröße dauernd - on line - zur Verfügung zu haben. Much more important would be the instantaneous temperature in a specific tire range - zonal or sectors - permanently as a measured quantity - to have available - on line.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln, ohne wesentliche Änderung der Struktur des Reifens und damit seiner Eigenschaften, die tatsächliche Temperatur im Innern des Gummi körpers zu messen. The invention is based on the object by simple means, without substantially changing the structure of the tire and therefore its characteristics to measure the actual temperature inside the rubber body.

Diese Aufgabe wird in der Weise gelöst, daß ein elektrischer Widerstand, dessen Widerstandswert in seinem Betrag temperaturabhängig ist, in die Reifen struktur integriert wird. This object is achieved in such a manner that an electric resistance whose resistance is temperature dependent in its magnitude, is integrated into the tire structure.

Erfindungsgemäß sind dies dünne Metall-Litzen, von dem gleichen Material, wie es für den Gürtel der Reifen verwendet wird. According to the invention as used for the belt of the tire of the same material, this thin metal strands. Die Materialeigenschaften sind bekannt; The material properties are known; die Litzen sind vulkanisationsfähig, billig und auf einfache Weise beim Herstellen des Reifens hinzuzufügen. the strands are vulkanisationsfähig to add cheap and simple way in the manufacture of the tire. Dabei kann die Anordnung viel fältig variiert werden. The arrangement can be varied much TION CAREFULLY. Es lassen sich diese Litzen in den Randzonen, in der Mitte der Laufflächen oder an anderer Stelle als Einzelwindung oder als mehrere dicht benachbarte Windungen in Form einer Flach wicklung anbringen. It is possible to these strands in the edge zones, install than single turn or as a plurality of closely adjacent turns in the form of a flat development in the middle of the running surfaces or elsewhere.

Diese Windungen laufen auf einem Kreis parallel zum Symmetriekreis des Reifens. This turns on a circle running parallel to the symmetry circle of the tire.

Die Tiefenlage im Gummikörper ist ebenfalls wählbar. The depth of the rubber body can also be selected. So können die Windungen zwischen Karkasse und Gürtel, zwischen Gürtel und Protektor oder bei mehrlagigem Protektor zwischen dessen Teillagen eingelegt werden. So the turns between the carcass and belt between belt and protector or multi-layer protector between its sub-layers can be inserted. Anstelle der zonalen Anordnung können auch Flach wendel über die ganze Breite der Lauffläche gelegt werden. Instead of the zonal arrangement also flat spiral may be laid over the entire width of the tread. Dabei können durch Anzapfungen Teilbereiche (Sektoren) separat gemessen werden. In this case (sectors) can be measured separately by taps subareas.

Ebenso ist es möglich, Flachwendel quer anzuordnen. It is also possible to arrange flat spiral cross. Diese messen dann nur einen Sektor, können aber durch Verbindungen auch zu einer umlaufenden Anordnung verknüpft werden. This then measure only one sector, but can be linked by connections also to a peripheral device.

Die eingelegten Litzen sind also "passive Sensoren"; The inlaid strands are therefore "passive sensors"; sie sind robust und verbleiben im Reifen für dessen ganze Lebensdauer. they are robust and remain in the tire for its entire life.

Zu ihrer Nutzung ist eine Herausführung der jeweiligen Enden an eine Anschlußstelle nötig. For their use a lead-out of the respective ends of a connection point is required. Diese kann realisiert werden in Form einer in eine seitliche Scheuerleiste einvulkanisierte Metall-Litze von größerer Stärke, die von äußeren Schleifkontakten berührt wird. This can be realized in the form that is contacted by the outer sliding contacts a vulcanized in a lateral rubbing strip metal strand of greater strength. Es können aber die Enden auch im Innern des Reifens mit flexiblen Leitungen, die der Felge zugeordnet sind, verbunden werden. but it can also be connected in the interior of the tire with flexible lines, which are associated with the rim, the ends. Diese wiederum führen zu Übergabestellen entweder an der Felge selbst oder durch die Lagerung und Achse nach außen an einen besonderen Schleifkontakt. These in turn lead to transfer points either on the rim itself, or by the storage and axis outward to a particular sliding contact.

Die Messung des Widerstandes der Windungen, bzw. der Wicklungen kann getaktet oder dauernd erfolgen. The measurement of the resistance of the windings or the windings may be carried out continuously or clocked. Die dazu erforderlichen Meßgeräte, analog oder digital, sowie eine Konstantspannungsquelle, sind Stand der Technik. The required measuring devices, analog or digital, as well as a constant voltage source, are prior art.

Für besondere Meßzwecke, etwa im Bereich der Forschung, könnte auch an einzelnen Rädern, bzw. bei Versuchs fahrzeugen, telemetrische Übertragung der jeweiligen Meßwerte erfolgen. For special measuring purposes, for example in the field of research, could also be on individual wheels, or vehicles in the experiment, carried telemetric transmission of the respective measured values.

Die Messungen ermöglichen nicht nur eine Ermittlung der aktuellen Temperatur am Meßort. The measurements not only allow for a determination of the current temperature at the measurement site. Mit ihrer Hilfe kann - bei gleichzeitiger Messung der Oberflächen temperatur außen - die Zeitfunktion für die Er wärmung des Gummis innen, bzw. seine Abkühlung, leicht ermittelt werden. the time function for the He-heating of the inside rubber, or can be easily determined its cooling - with their help can - with simultaneous measurement of the surface temperature outside.

Dies kann nutzbar gemacht werden im Produktionsprozeß (Vulkanisation) wie auch beim rollenden Rad. Hier insbesondere bei Reifen, die durch Tangentialkräfte, (Bremsen, Antreiben), oder durch Seitenkräfte hoch beansprucht sind. This can be utilized in the production process (vulcanization) as with the rolling wheel Here, particularly in tires by tangential forces (brakes, driving), or highly stressed by lateral forces..

Die Möglichkeiten der Anordnung der Meßfühler in Form von Windungen, bzw. Flachwicklungen oder Flach wendel im Reifenkörper sind in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. The possibilities of the arrangement of the sensors in the form of coils or flat coils or flat helically in the tire bodies are shown in FIGS. 1 to 5.

Claims (7)

  1. 1. Temperaturmeßverfahren zur Ermittlung der lokalen Temperatur im Innern des Gummikörpers von Luftreifen für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturab hängige elektrische Widerstand von Metall-Litzen - passive Sensoren - gemessen wird. 1. Temperature measuring procedure for determining the local temperature in the interior of the rubber body of pneumatic tires for motor vehicles, characterized in that the temperaturab-dependent electrical resistance of metal strands - passive sensors - is measured. Die Litzen ( 1 ) werden bei der Herstellung des Reifens an der gewünschten Stelle eingelegt, z. The strands (1) are inserted during the production of the tire at the desired location, z. B. zwischen Gürtel ( 3 ) und Karkasse ( 4 ) oder zwischen Protektor ( 2 ) und Gürtel ( 3 ) , oder auch an anderen Stellen, wo herstellungsbedingt verschiedene Schichten zusammengefügt werden. B. between belt (3) and carcass (4) or between the tread (2) and belts (3), or at other locations where due to manufacturing various layers are joined together. Bei der Vulkanisation werden die Litzen Bestand teil des Reifens. During vulcanization, the strands are component of the tire. Ihre Anordnung erfolgt in einer umlaufenden Windung oder auch in mehreren, dicht nebeneinander liegenden, Windungen als Flachwicklung, siehe Fig. 1 u. Their arrangement is performed in a orbiting wrap or in several, closely juxtaposed turns of a flat winding, see Fig. 1 u. 3. Die Positionierung ist möglich am Rand des Reifens, im Seitenbereich oder in der Mitte, um dort die zonale Temperatur zu messen. 3. The positioning is possible at the edge of the tire in the side region or in the middle, in order to measure the zonal temperature. Es können eine oder mehrere voneinander unab hängige Windungen (Flachwicklungen) eingebaut werden, um gleichzeitig in verschiedenen Bereichen messen zu können. It may be incorporated one or a plurality of mutually inde pendent coils (flat coils) to be able to measure simultaneously in different areas.
  2. 2. Temperaturmeßverfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen in Form eines Flachwendels in Längsrichtung eingebaut werden, der die ganze Reifenbreite überdeckt. 2. Temperature measuring according to claim 1, characterized in that the strands are incorporated in the form of a flat helix in the longitudinal direction, which covers the entire tire width. Dies erlaubt über Abgriffe nach je einer bestimmten Zahl von Wendeln eine über die volle Reifenbreite sich erstreckende sektorale Messung, siehe Fig. 4. This allows on the taps by each of a given number of helices one over the full tire width extending sectoral measurement, see FIG. 4.
  3. 3. Temperaturmeßverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen in Form von mehreren Flachwendeln, je quer angeordnet, eingebaut werden. 3. Temperature measuring according to claim 1, characterized in that the strands in the form of a plurality of flat coils, each disposed transversely, are incorporated. Damit ist eine sektorale Messung möglich. For a sectoral measurement. Durch Verbindung der einzelnen Querwendel kann auch bei dieser Anordnung der ganze Reifen total gemessen werden, siehe Fig. 5). By connecting the individual cross-coil of the whole tire can in this arrangement be totally measured, see Fig. 5).
  4. 4. Temperaturmeßverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsenden nach außen herausgeführt werden. 4. Temperature measuring according to claim 1, 2, 3, characterized in that the winding ends are brought out to the outside. Dabei sind auf einfachste Art Messungen am stillstehenden Reifen, bzw. in der Vulkanisierpresse, möglich. Here are the simplest way measurements on stationary tire, or in the vulcanizing possible.
  5. 5. Temperaturmeßverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsenden in den inneren Hohlraum des Reifens geführt werden, wie z. 5. Temperature measuring according to claim 1, 2, 3, characterized in that the winding ends are passed into the internal cavity of the tire, such. B. in Fig. 2 dargestellt. As shown in Fig. 2. Von dort gehen die elektr. From there, the electric go. Leiter an Anschlußstellen an der Felge, z. Head of connection points to the rim, eg. B. Schleifringe, zur Kontaktgabe an äußere Meßgeräte beim rollenden Rad. B. slip rings to make contact to external measuring devices at rolling wheel.
  6. 6. Temperaturmeßverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Wicklungs enden kommenden Leitungen durch Felge, Lagerung und Achse nach einer inneren geschützten Stelle geführt werden, um dort den Kontakt zur äußeren Meßeinrichtung herzustellen. 6. Temperature measuring according to claim 1, 2, 3, characterized in that the lines coming from the winding end by rim, storage and axis are guided by an inner protected position, there to make contact to the external measuring device.
  7. 7. Temperaturmeßverfahren nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der Windungen durch kleine, mitgeführte Spannungs quellen aktiviert, mit Hilfe von Mikroprozessoren digitalisiert, auf telemetrischem Wege nach außen übertragen werden. 7. Temperature measuring according to claim 1, 2, 3, characterized in are transmitted to the telemetered way outwards that the resistance values ​​of the coils activated sources through small, entrained voltage is digitized with the help of microprocessors.
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