DE4138844A1 - Vorrichtung mit aktivem messfuehler zur ueberwachung des zustandes des reifens eines fahrzeugrades und zur messung des drehverhaltens des rades - Google Patents

Vorrichtung mit aktivem messfuehler zur ueberwachung des zustandes des reifens eines fahrzeugrades und zur messung des drehverhaltens des rades

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art und insbesondere auf eine Vorrichtung, die es einerseits ermöglicht, den Zustand der Reifen von zumindestens einem Fahrzeugrad zu überwachen und andererseits das Drehverhalten des Rades, wie z. B. die Drehgeschwindigkeit, die Winkelbeschleunigung usw. zu messen.
Eine derartige Vorrichtung kann für eine Vielzahl von Arten von Fahrzeugen verwendet werden, die mit Rädern ausgerüstet sind, die mit Reifen versehen sind. Als Beispiel seien hier Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, U-Bahnwaggons und die Fahrgestelle von Luftfahrzeugen genannt.
Während des Betriebs derartiger Fahrzeuge ist es von Interesse, nicht nur das Drehverhalten der Räder zu kennen, mit denen diese Fahrzeuge versehen sind, sondern auch den Zustand des Reifens dieser Räder, um insbesondere einen unzureichenden Luftdruck oder eine Überhitzung der Reifen zu verhindern, so daß die Sicherheit der Fahrzeuge und damit auch die Sicherheit der Benutzer aufrechterhalten wird.
Aus der EP-A 01 17 172 ist eine Vorrichtung zur Feststellung eines zu niedrigen Luftdruckes eines Reifens und zur Messung des kienetischen Zustandes des Rades eines Fahrzeuges bekannt. Die Vorrichtung umfaßt ein mit Zähnen versehenes Rad, das mit dem Fahrzeugrad rotiert und dessen Zähne aus einem unmagnetischen und elektrisch leitenden Material hergestellt sind, mit Ausnahme eines Zahnes, der aus einem nichtleitenden Material besteht und eine leitende Wicklung trägt, wobei ein fester Elektromagnet den Meßfühler bildet und die Zähne in Axialrichtung des Rades ausgerichtet sind und ein Signal erzeugen, das in einem Rechner verarbeitet wird. Die leitende Wicklung kann in Abhängigkeit von dem Zustand des Luftdruckes in dem Reifen kurzgeschlossen oder offen sein.
Aus der FR-PS 24 20 439 ist eine Überwachungsvorrichtung für den Druck von Reifen bekannt, die einen verzahnten Kranz aufweist, dessen Zähne in Axialrichtung ausgerichtet sind. Dem verzahnten Kranz ist ein Kolbenmechanismus zugeordnet, dessen Betriebsweise von dem Druck in dem Reifen abhängt. Wenn der Reifen einen zu niedrigen Luftdruck aufweist, ermöglicht es der Mechanismus mit Hilfe eines Kolbens, daß ein Ende einer Spindel den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen des Kranzes derart ausfüllt, daß das in dem Meßfühler induzierte Signal bei seinem Vorbeilauf an dem Ende der Spindel eine Unregelmäßigkeit aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht, sowohl den Zustand des Reifens eines Rades, wie z. B. den Druck und/oder Temperatur zu überwachen, als auch das Drehverhalten des Rades zu messen, wie z. B. die Drehgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Kodierelement, das mit dem rotierenden Teil der Nabe des Rades verbunden ist, eine Überwachungseinrichtung für den Zustand eines Reifens des sich drehenden Rades, wobei die Überwachungseinrichtung die Eigenschaften des Kodierelementes modifizieren kann, wenn der Wert eines vorgegebenen Parameters einen kritischen Stellenwert überschritten hat, und ein festes Meßfühlerelement, das mit dem Kodierelement zusammenwirkt, um einem Rechner ein Signal zu liefern, so daß diesem Informationen über das Drehverhalten des Rades einerseits und den Zustand des Reifens andererseits zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist das Kodierelement durch einen mehrpoligen magnetischen Ring gebildet, dessen Magnetsegmente mit unterschiedlicher Polarität in Umfangsrichtung in regelmäßiger und abwechselnder Weise verteilt sind, wobei zumindestens eines dieser Magnetsegmente durch eine Mikrospule ersetzt ist, die dauernd durch einen elektrischen Gleichstrom durchflossen ist, dessen Richtung sich bei Überschreiten des kritischen Schwellenwertes des Parameters ändert, der durch die Einrichtung zur Überwachung des Reifens gemessen wird. Hierbei erzeugt die Mikrospule ein Magnetfeld mit einer identischen Intensität und mit einer Richtung parallel zu der, die das Magnetsegment erzeugt, das durch die Mikrospule ersetzt wird.
Der mehrpolige Ring, der mit einem rotierenden Element der Nabe des Rades verbunden ist, kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, denen eine mehrpolige Dauermagnetisierung aufgeprägt werden kann. Die gewählten Materialien können starr sein, wie z. B. Metallegierungen, oder sie können weich sein, wie z. B. Kunststoff- oder Elastomermaterialien, die mit einem magnetisierbaren Pulver gefüllt sind. Die große Freiheit hinsichtlich der Auswahl der Materialien erleichtert sehr stark die Integration des entsprechenden mehrpoligen Ringes in die mechanischen Teilbaugruppen mit häufig sehr geringen Abmessungen, wodurch sich ein Unterschied zu den üblichen starren verzahnten Rädern ergibt, die weiter oben genannt wurden.
Weiterhin ermöglicht die Erfindung aufgrund der Wahl eines mehrpoligen Ringes als Kodierelement die Verwendung von magnetischen Meßfühlern vom aktiven Typ wie z. B. Halleffekt- Meßfühlern oder Magnetoresistoren, die sehr geringe Abmessungen aufweisen und damit einen nicht vernachlässigbaren Vorteil hinsichtlich der Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen engen Raum aufweisen.
Erfindungsgemäß kann die in den mehrpoligen Ring integrierte Mikrospule ein Magnetfeld erzeugen, dessen Richtung entweder identisch zu der des hierdurch ersetzten Magnetsegmentes ist oder diesem entgegengesetzt ist, derart, daß eine Unregelmäßigkeit in dem Signal hervorgerufen werden kann, das in dem aktiven magnetischen Meßfühler erzeugt wird, wenn dies erforderlich ist.
Der elektronische Rechner, der mit dem aktiven magnetischen Meßfühler verbunden ist, führt in an sich bekannter Weise eine Analyse des Signals durch, um hiervon Informationen hinsichtlich der Drehzahl des Rades und seiner Änderungen sowie hinsichtlich der in dem Reifen gemessenen Parameter abzuleiten.
Auf diese Weise kann beispielsweise entweder die Überwachung des Luftdruckes des Reifens oder der Temperatur des Reifens oder beider Parameter gleichzeitig ausgewählt werden.
Es ist möglich, mehrere Mikrospulen vorzusehen, die miteinander, beispielsweise in Serie, und mit einem einzigen Meßfühler verbunden sind, wobei sie in regelmäßiger Weise am Umfang des mehrpoligen Ringes verteilt sind, um die Information in Form von mehreren Antwortsignalen pro Umdrehung des Rades abzugeben.
Es ist weiterhin möglich, mehrere Mikrospulen vorzusehen, die jeweils mit einem bestimmten Meßfühler zur Feststellung eines bestimmten Parameters verbunden sind, um gleichzeitig beispielsweise den Druck und die Temperatur des Reifens zu überwachen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die für ein nicht dargestelltes Rad vorgesehen ist und einen mehrpoligen Ring mit radialer Magnetisierung aufweist;
Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen, die die beiden Zustände der Betriebsweise einer Mikrospule gemäß der Erfindung zeigen;
Fig. 4 und 5 die in dem Meßfühler erzeugten Signale entsprechend jeweils den Fig. 2 bzw. 3 und
Fig. 6, 7 und 8 drei Typen einer radialen, axialen oder Umfangs-Magnetisierung des mehrpoligen Ringes gemäß der Erfindung.
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes des Reifens eines Fahrzeugrades und zur Messung des Drehverhaltens dieses Rades gemäß der Erfindung auf einem Wälzlager 1 befestigt, das einen sich drehenden Lageraußenring 2 und zwei nicht rotierende Halb-Lagerinnenringe 3, 4 umfaßt. Zwischen dem Lageraußenring 2 und den beiden Halb- Lagerinnenringen 3, 4 sind zwei Reihen von Kugeln 5, 6 mit Winkelberührung angeordnet, die in geeignetem Abstand durch einen Käfig 7 gehalten werden. Der Lageraußenring 2 kann mit der nicht dargestellten rotierenden Nabe des Rades verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet sein. Die Drehung des Rades ruft direkt eine Drehung des Lageraußenringes 2 des Wälzlagers 1 hervor.
Die seitliche Abdichtung des Wälzlagers 1 wird auf einer Seite durch eine übliche Dichtung 8 und auf der anderen Seite durch eine Dichtung 9 erreicht, die an die Montage des Codierelementes der Ausführungsform der Vorrichtung angepaßt ist. Zu diesem Zweck weist die Dichtung 9 einen Halterungsflansch 10, vorzugsweise aus einem unmagnetischen Material wie z. B. einen Edelstahl auf, der in der Bohrung des rotierenden Lageraußenringes 2 befestigt und mit einem Radialflansch 11 versehen ist, wobei ein mehrpoliger Ring 12 mit radialer Magnetisierung an diesem Radialflansch 11 direkt oder über einen nichtmagnetischen Kranz 13 befestigt ist, der beispielsweise aus einem Elastomer oder einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Die Dichtung 9 weist weiterhin einen Dichtungsring 14, beispielsweise aus Gummi auf, der in Reibberührung mit einer Armierung 15 steht, die um den Halb-Lagerinnenring 4 befestigt ist. Die Armierung 15 weist einen Flansch 16 auf, der mit einer Mehrzahl von Schlitzen 17 versehen ist.
Erfindungsgemäß ist der mehrpolige Ring 12 durch eine Mehrzahl von Magnetsegmenten mit unterschiedlicher Polarität gebildet, die in Umfangsrichtung in regelmäßig abwechselnder Weise verteilt sind und von denen zumindestens eines durch eine Mikrospule 12a ersetzt ist, die in diesem Beispiel radial ausgerichtet und elektrisch mit einer Einrichtung zur Überwachung des Zustandes des Reifens des nicht dargestellten Rades über eine Verbindung 12b verbunden ist, wobei die Überwachungseinrichtung ein auf einen Druck ansprechender Kontakt für die Druckmessung oder ein auf eine Temperatur ansprechender Kontakt für die Temperaturmessung sein kann. Der auf diese Weise gebildete mehrpolige Ring wird durch den rotierenden Lageraußenring 2 des Wälzlagers 1 gegenüberliegend zu einem drehfesten Meßfühlerelement 18 in Drehung angetrieben.
Das Meßfühlerelement 18 umfaßt einen aktiven Meßfühler 19, der beispielsweise durch einen Halleffekt-Meßfühler, einen Magnetoresistor oder ein entsprechendes aktives Element gebildet sein kann, das auf Änderungen des Magnetfeldes anspricht. Der aktive Meßfühler 19 ist direkt zwischen zwei Magnetfluß-Konzentratorelementen 20, 21 angeordnet, die aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sind. Die Konzentratorelemente weisen vorzugsweise die gleiche Struktur auf, wobei das Konzentratorelement 20 radial außenliegend bezüglich der Drehachse des Wälzlagers 1 angeordnet ist, während das Konzentratorelement 21 innenliegend bezüglich des Konzentratorelementes 20 angeordnet ist.
Die Magnetfluß-Konzentratorelemente 20, 21 weisen vorzugsweise U-Form auf, deren sogenannter Magnetflußkonzentratorschenkel mit einer Innen- oder Außenfläche des Meßfühlers 19 in Berührung steht und deren anderer sogenannter Magnetflußkollektorschenkel gegenüber den Meßfühler 19 vorspringt, um den Innen- bzw. Außenumfang des mehrpoligen Ringes 12 gegenüberzuliegen. Die Kollektorschenkel der Magnetfluß-Konzentratorelemente 20, 21 weisen eine Breite auf, die im wesentlichen identisch zur Umfangsbreite eines Magnetsegmentes ist und umgrenzen damit einen Luftspalt, durch den der mehrpolige Ring 12 derart hindurchläuft, daß zwei Pole mit entgegengesetzem Vorzeichen eines Magnetsegmentes des mehrpoligen Ringes 12 gleichzeitig den beiden Magnetfluß-Kollektroschenkeln der Konzentratorelemente 20, 21 gegenüberliegen.
Die durch den Meßfühler und die beiden Konzentratorelemente 20, 21 gebildete Einheit ist vorzugsweise durch Eingießen in das Innere eine Blockes 23 aus Kunstharz oder aus einem anderen formbaren Kunststoffmaterial eingebettet, wobei dieses Material elektrisch isolierend ist und die gesamte Einheit das Meßfühlerelement 18 in seiner Gesamtheit bildet.
Das Meßfühlerelement 18 ist mit einem Befestigungskranz 24 vereinigt, der eine Mehrzahl von radialen Haken 25 aufweist, die in die Schlitze 17 der Armierung 15 einrasten können, wobei die Haken 25 in der Bohrung des Kranzes 24 angeordnet sind und von außen in die Schlitze 17 eindringen können. Die Magnetfluß- Konzentratorelemente 20, 21 können Bohrungen aufweisen, die zur Zentrierung der Konzentratoren in der Form vor dem Einbetten und der Abformung des Befestigungskranzes 24 dienen.
Eine gedruckte Schaltung 26 ist elektrisch mit dem Meßfühler 19 verbunden, um eine Vorverarbeitung des von dem Meßfühler 19 ausgesandten Signals durchzuführen. Die gedruckte Schaltung 26 ist in den Befestigungskranz 24 in der Nähe des Meßfühlerelementes 18 integriert. Anschlußklemmen 27 verbinden die gedruckte Schaltung 26 mit einem Anschlußkopf 28, der in den Befestigungskranz 24 integriert ist und eine Weiterleitung des von dem Meßfühler 19 ausgesandten Signals zu einer externen Verarbeitungseinheit ermöglicht, die beispielsweise einen Teil einer Antiblockiervorrichtung für Räder eine Kraftfahrzeuges bildet.
Falls erforderlich, können weitere Dichtungseinrichtungen zur zur Vervollständigung des Abschlusses gegenüber der äußeren Umgebung vorgesehen sein. Beispielsweise ist in Fig. 1 eine mit strichpunktierten Linien dargestellte Variante gezeigt, bei der der Befestigungskranz 24 einen vorspringenden Umfangsrand 29 aufweist, mit dem eine Dichtungslippe 30 in Berührung steht, die einen Teil des Ringes 13 bildet, der zur Befestigung des mehrpoligen Ringes 12 dient.
Der mehrpolige Ring kann eine radiale Magnetisierung wie bei dem beschriebenen Beispiel (Fig. 6) aufweisen, er kann jedoch genauso eine axiale Magnetisierung (Fig. 7) oder eine Magnetisierung in Umfangsrichtung (Fig. 8) aufweisen. In dieser Hinsicht ist es ausreichend, das Meßfühlerelement 18 radial oder axial in geeigneter Weise bezüglich des mehrpoligen Ringes 12 anzuordnen, um die periodische Änderung des Magnetfeldes auszunutzen, wenn der mehrpolige Ring in Drehung angetrieben wird.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen die Betriebsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die es einerseits ermöglicht, die Drehgeschwindigkeit oder Änderungen der Drehgeschwindigkeit des Rades zu messen und andererseits den Zustand des Reifens des Rades zu überwachen.
Die Mikrospule 12a ist derart angeordnet, daß sie ein Magnetfeld erzeugt, dessen Intensität im wesentlichen identisch zu der ist, die das Magnetsegment erzeugen würde, das durch diese Mikrospule ersetzt ist, wobei die Richtung des Magnetfeldes parallel zu der Richtung dieses Magnetsegmentes ist. Die Mikrospule 12a ist über die Verbindungen 12b mit einer nicht dargestellten Überwachungseinrichtung für den Zustand des Reifens verbunden, wie z. B. für den Druck oder die Temperatur dieses Reifens. Die Überwachungseinrichtung kann eine elektrische Speisequelle, wie z. B. eine Lithiumbatterie, einen Druck- oder Temperatur- Schwellenwertdetektor sowie eine Umschalteinrichtung zum Umkehren des elektrischen Stromes umfassen, der die Mikrospule 12a speist. Die Feststellung des Druckes oder der Temperatur durch die Überwachungseinrichtung ist als solche bekannt.
Wenn der Zustand des Reifens zufriedenstellend ist, d. h. wenn der Druck über einem minimalen kritischen Schwellenwert oder unter einem maximalen kritischen Schwellenwert liegt, oder wenn die Temperatur unter einem maximalen kritischen Wert liegt, so steuert die Überwachungseinrichtung die Richtung des die Mikro­ spule 12a über die Verbindung 12b speisenden Gleichstroms derart, daß ein von der Mikrospule 12a erzeugtes Magnetfeld mit einer Richtung erzielt wird, die gleich der ist, die durch das Magnetsegment erzeugt würde, das durch die Mikrospule ersetzt ist. Dies heißt, daß die Polarität des durch die Mikrospule 12a erzeugten Magnetfeldes von der der beiden benachbarten Magnetsegmente verschieden ist. Dieser Betriebszustand ist in den Fig. 2 und 4 dargestellt.
Fig. 4 zeigt insbesondere einen Teil einer Abwicklung des mehrpoligen Ringes 12 bei Betrachtung entlang einer radialen Richtung. Wenn der Zustand des Reifens normal ist, stellt das durch die Mikrospule 12a erzeugte Magnetfeld die Periodizität des von dem aktiven Meßfühler 19 abgegebenen Signals 31 sicher. Der Rechner analysiert das Signal 31, um aus diesem die Drehgeschwindigkeit des Rades, die Winkelbeschleunigung des Rades und das Fehlen einer Anomalie des Zustandes des Reifens abzuleiten.
Wenn der Zustand des Reifens unnormal ist, d. h. wenn der Druck unter einem kritischen minimalen Schwellenwert oder über einem kritischen maximalen Schwellenwert liegt, oder wenn die Temperatur über einem maximalen Schwellenwert liegt, so kehrt die Überwachungseinrichtung die Richtung des die Mikrospule 12a speisenden Gleichstroms (Fig. 3 und 5) um, was zu einer Umkehrung der Polarität des von der Mikrospule 12a erzeugten Magnetfeldes führt. Dies führt dazu, daß aus der Sicht des aktiven Meßfühlers 19 der mehrpolige Ring 12 drei aneinander grenzende Sektoren mit identischer Polarität aufweist, so daß das in dem aktiven Meßfühler 19 induzierte Signal 31 eine Unregelmäßigkeit in seiner Periodizität aufweist. Der Rechner analysiert das Signal 31 und leitet aus diesem die Drehgeschwindigkeit des Rades, die Winkelbeschleunigung des Rades und das Vorhandensein von Anomalien in dem Reifen ab, die durch einen optischen oder akustischen Alarm angezeigt werden können.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das Vorhandensein einer einzigen Mikrospule in dem mehrpoligen Ring 12 beschränkt. Tatsächlich ist es zur Verbesserung der Überwachung des Zustandes des Reifens des Rades möglich, mehrere miteinander verbundene Mikrospulen vorzusehen, die winkelmäßig mit Abstand voneinander auf dem mehrpoligen Ring 12 angeordnet sind, wobei die Mikrospulen mit Überwachungseinrichtungen entweder für den Druck oder die Temperatur des Reifens verbunden sind. Der wesentliche Vorteil einer derartigen Anordnung ist, daß mehrere Informationen über den Zustand des Reifens für jede Umdrehung des Rades geliefert werden so daß infolgedessen Anomalien des Reifens in schnellerer Weise entdeckt werden.
Es ist auch möglich, zwei oder mehr Überwachungseinrichtungen für den Zustand des Reifens vorzusehen, wobei jede Einrichtung einen vorgegebenen Parameter kontrolliert, beispielsweise den Druck, die Temperatur usw.. Mit jeder Überwachungseinrichtung sind eine oder mehrere Mikrospulen verbunden, die über den mehrpoligen Ring 12 verteilt sind. Der Rechner signalisiert die Anomalie des Reifens, sobald das Signal 31, das von dem Meßfühler 19 erzeugt wird, eine Unregelmäßigkeit in der Periodizität aufweist.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes des Reifens eines Rades eines Fahrzeuges und zur Messung des Drehverhaltens des Rades, mit einem mit dem rotierenden Teil 2 der Nabe des Rades verbundenen Kodierelement, mit einer Überwachungseinrichtung für den Zustand des Reifens des sich drehenden Rades, wobei die Überwachungseinrichtung die Eigenschaften des Kodierelementes ändern kann, wenn der Wert eines vorgegebenen Parameters einen kritischen Schwellenwert durchlaufen hat, und mit einem festen Meßfühlerelement (18), das mit dem Kodierelement zusammenwirkt, um ein Signal (31) an einen Rechner zu liefern, um Informationen hinsichtlich des Drehverhaltens des Rades einerseits und des Zustandes des Reifens andererseits zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß das Kodierelement durch einen mehrpoligen magnetischen Ring (12) gebildet ist, dessen Magnetsegmente mit unterschiedlicher Polarität in Umfangsrichtung in regelmäßiger und abwechselnder Weise verteilt sind, wobei zumindestens eines der Magnetsegmente durch eine Mikrospule (12a) ersetzt ist, die dauernd durch einen elektrischen Gleichstrom durchflossen ist, dessen Richtung sich beim Durchlaufen eines kritischen Schwellenwertes des Parameters ändert, der von der Überwachungseinrichtung überwacht wird, wobei die Mikrospule (12a) ein Magnetfeld erzeugt, dessen Intensität im wesentlichen identisch zu der ist, die das Magnetsegment erzeugen würde, das durch diese Mikrospule ersetzt ist und dessen Richtung parallel zu der dieses Magnetsegmentes ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrospule (12a) ein Magnetfeld erzeugt, dessen Richtung entgegengesetzt zu der der benachbarten Magnetsegmente ist, wenn der Wert des überwachten Parameters als normal bezüglich des kritischen Schwellenwertes betrachtet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindestens eine Überwachungseinrichtung für den Zustand des Reifens aufweist, die eine elektrische Speisequelle, wie z. B. eine Lithiumbatterie, einen Schwellenwertdetektor für den überwachten Parameter und eine Einrichtung zur Umkehrung des elektrischen Stromes umfaßt, der die Mikrospule (12a) speist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfühlerelement (18) einen aktiven Meßfühler (19) wie z. B. einen Halleffekt-Meßfühler, einen Magnetoresistor oder dergleichen sowie zwei Magnetfluß-Konzentratorelemente (20, 21) umfaßt, die jeweils einen Magnetfluß-Kollektorschenkel und einen Magnetfluß- Konzentratorschenkel aufweisen, wobei der Meßfühler gegen die beiden Magnetfluß-Konzentratorschenkel befestigt ist und der mehrpolige Ring (12) zwischen den beiden Magnetfluß- Kollektorschenkeln angeordnet ist, deren Breite im wesentlichen identisch zur Umfangsbreite eines Magnetsegmentes des mehrpoligen Ringes ist, derart, daß die beiden Pole mit entgegengesetztem Vorzeichen eines Segmentes des mehrpoligen Ringes gleichzeitig den Magnetfluß-Kolletorschenkeln der Magnetfluß-Konzentratorelemente (20, 21) gegenüberstehen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Parameter der Druck des Reifens ist, und daß der kritische Schwellenwert entweder durch einen Schwellenwert für einen maximalen Druck oder durch zwei Schwellenwerte für einen minimalen bzw. maximalen Druck gebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Parameter die Temperatur des Reifens ist, und daß der kritische Schwellenwert einem Schwellenwert für eine maximale Temperatur entspricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Mikrospulen in Serie umfaßt, die elektrisch mit der Überwachungseinrichtung verbunden sind, wobei die Mikrospulen in Umfangsrichtung auf dem mehrpoligen Ring (12) in im wesentlichen regelmäßiger Weise angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sie gleichzeitig den Druck und die Temperatur des Reifens mit Hilfe von zwei Mikrospulen überwacht.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242109A1 (de) * 1992-12-14 1994-06-16 Dietrich Gerhard Ellsaeser Vorrichtung zur Ermittlung des auf die Reifen eines Landfahrzeuges einwirkenden Bodenwiderstandes
EP0864450A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-16 SKF INDUSTRIE S.p.A. Lageranordnung mit eingebautem Stromgenerator
DE19800607A1 (de) * 1998-01-12 1999-07-22 Wkt Ingenieurbuero Michael Wer Sicherheitskontrollvorrichtung für Raddrehzahländerungen an Kraftfahrzeugen

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1273173B (it) * 1994-05-03 1997-07-07 Skf Ind Spa Gruppo sensore e di tenuta per un cuscinetto di rotolamento
US6003375A (en) * 1994-07-18 1999-12-21 Nsk Ltd. Hub unit with rotation speed sensor
JP3312531B2 (ja) * 1994-07-18 2002-08-12 日本精工株式会社 回転速度検出装置付ハブユニット
JP3079528B2 (ja) * 1996-02-28 2000-08-21 日本精機株式会社 回転検出装置
FR2790800B1 (fr) 1999-03-10 2001-04-20 Roulements Soc Nouvelle Ensemble preassemble formant joint d'etancheite a codeur incorpore et roulement ou palier comportant un tel ensemble
FR2792380B1 (fr) 1999-04-14 2001-05-25 Roulements Soc Nouvelle Roulement pourvu d'un dispositif de detection des impulsions magnetiques issues d'un codeur, ledit dispositif comprenant plusieurs elements sensibles alignes
WO2019060728A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Consolidated Metco, Inc. WHEEL HUB
MX2021005836A (es) 2018-11-21 2021-07-15 Cons Metco Inc Aparato de extremo de la rueda con generador electrico.
CA3155879A1 (en) 2019-10-09 2021-04-15 Consolidated Metco, Inc. WHEEL END MONITORING APPARATUS, ATTACHMENT, AND METHOD

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0027308B1 (de) * 1979-08-16 1984-10-24 Inoue-Japax Research Incorporated Herstellung und Verwendung magnetischer Skalenanordnungen
FR2539679A1 (fr) * 1983-01-20 1984-07-27 Renault Vehicules Ind Dispositif de detection de sous-gonflage d'un pneumatique et de mesure de l'etat cinetique de la roue d'un vehicule et du vehicule
JPS62204118A (ja) * 1986-03-05 1987-09-08 Hitachi Ltd 磁気的に位置あるいは速度を検出する装置
DE3728043C1 (en) * 1987-08-22 1989-02-09 Bosch Gmbh Robert Sensor for determining pressure and temperature of the air in a vehicle tyre

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242109A1 (de) * 1992-12-14 1994-06-16 Dietrich Gerhard Ellsaeser Vorrichtung zur Ermittlung des auf die Reifen eines Landfahrzeuges einwirkenden Bodenwiderstandes
EP0864450A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-16 SKF INDUSTRIE S.p.A. Lageranordnung mit eingebautem Stromgenerator
DE19800607A1 (de) * 1998-01-12 1999-07-22 Wkt Ingenieurbuero Michael Wer Sicherheitskontrollvorrichtung für Raddrehzahländerungen an Kraftfahrzeugen
DE19800607C2 (de) * 1998-01-12 2001-11-29 Wkt Ingenieurbuero Michael Wer Sicherheitskontrollvorrichtung für Raddrehzahländerungen an Kraftfahrzeugen

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Publication number Publication date
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