KR20070093980A

KR20070093980A - 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템

Info

Publication number: KR20070093980A
Application number: KR1020077013469A
Authority: KR
Inventors: 하인리히 아커
Original assignee: 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-09-19
Also published as: EP1824689A1; WO2006063970A1; EP1824689B1; US20090013773A1; US8091418B2; JP2008524680A

Abstract

본 발명은, 타이어 상태 변수에 관한 신호를 휠로부터 차체의 영역에 장착된 전자 측정 또는 제어 유닛으로 전송하기 위한 차량용 전송 시스템에 관한 것이며, 구체적으로 이들 상태 변수는 휠 허브 (3) 를 중심으로 회전하기 위해서 장착된 휠에 배치되어 있는 하나 이상의 센서 모듈 (14) 에 의해서 기록될 수 있다. 본 발명은 커플링 장치가 휠 허브에 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다. 필드 커플링을 생성하기 위해서, 이러한 커플링 장치는 로터 (6a) 및 비회전 스테이터 (6b) 로 구성되어 있으며, 그 필드 커플링 소자 (20, 22, 27a, 27b, 29a, 29b, 30a, 30b, 34a, 34b, 39a, 39b, 42, 43) 의 하나 이상은 좁은 에어 갭 (24) 에 의해 분리된 상태로 서로 대향한다. 에너지 및/또는 신호 커플링은 전기장 및/또는 자기장 및/또는 전자기장을 통해서 이루어진다. 본 발명의 목적은 휠 회전 속도를 판정가능하게 하는 것이다. 이를 위해, 로터 (6a) 및/또는 스테이터 (6b) 는 원주 방향으로 2 개 이상의 섹터로 다시 나누어지고, 그 섹터는 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 회전 속도에 의존하는 필드 커플링을 위해서 상이한 투자율을 갖는다.

Description

타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템{TRANSMISSION SYSTEM FOR TIRE STATE QUANTITIES}

통상적으로 현대식 차량의 브레이크 시스템은, 특히 브레이크 작동시 차량의 안정성을 향상시키는데 기여하는 수단인, 잠금 방지 브레이크 시스템 (ABS ; anti-lock brake system) 또는 전자식 안전성 프로그램 (ESP ; electronic stability program) 과 같은 다수의 안전 기능 또는 보조 장치를 포함한다. 통상적으로, 전자 제어 유닛 (ECU) 은 이들 시스템의 제어용으로 사용된다. 특히 타이어 상태 변수와 같이 가장 다양한 파라미터들은 이들 제어 유닛을 위한 입력 신호로 요구된다. 현저하게도, 타이어 상태 변수는 전자 제어된 브레이크 반응에 의해서 자동화된 차량 안정성의 증가에 사용될 수 있다. 더욱이, 구분된 디스플레이 유닛에 표시함으로써, 측정된 타이어 압력과 같이 관심이 있는 정보를 운전자에게 나타낼 가능성이 존재한다.

그 중에서, 물리적 상태는 내부 공기압, 공기 온도, 타이어 고무의 온도, 고무 변형, 또는 타이어의 노이즈 스펙트럼과 같은 타이어 상태 변수로 판정될 뿐만 아니라, 여름용 타이어 또는 겨울용 타이어와 같은 타이어의 특성값 또는 특성을 취할 수 있다. 게다가, 예컨대 휠 파라미터는 측방향의 타이어 힘, 휠 토크, 또는 타이어 접촉력과 같은 차량의 동역학적 주행 제어가 요구되는 것으로 측정된 다.

타이어 상태 변수는 통상적으로 차량의 한 개의 휠, 여러 개 또는 모든 휠에서 판정되거나 측정된다. 회전하는 휠 또는 타이어에 의해 측정된 신호를 차량에 전송하기 위해서 적절한 전송 시스템이 요구된다. 휠의 활성 센서에 의해서 타이어 상태 변수가 무선으로 차량의 수신기에 전송되는 종래의 전송 시스템에서는, 전송기는 통상적으로 동일한 캐리어 주파수 범위를 사용하기 때문에, 통상의 전송 필드 강도의 수신 신호가 주어지면, 바람직하지 않게도 주변 차량에서도 수신 장치마다 수신될 수 있다는 것이 문제이다. 타이어 상태 변수 전송 시스템을 개발할 때, 하나의 목적은 충분한 반경의 서비스 영역을 달성하는 것이고, 다른 한편으로는 또 다른 목적은 통상의 채널 간섭을 적절히 억제하거나, 또는 여러 개의 송신기와 수신 장치 사이의 다른 원하지 않는 커플링을 회피하는, 고주파수법의 적용시에 문제점이 존재한다.

이들 문제점을 회피하기 위해서, 회전하는 휠과 차량 사이의 데이터를 무선 방식으로 전송하게 하는 일명 휠 허브 커플러가 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 여기에서 기능 원리는 휠과 차량의 유도 커플링이다. 이를 위해서, 커플링 장치 또는 휠 허브 커플러가 차량의 하나 이상의 휠 허브에 배치되어 있고, 필드 커플링을 생성하기 위한 커플링 장치가 로터 및 비회전 스테이터로 구성되어 있다. 하나 이상의 필드 커플링 소자는 서로 대향하고, 좁은 에어 슬롯에 의해 분리되어 있으며, 커플링은 전기장, 및/또는 자기장, 및/또는 전자기장을 통해서 이루어진 다. 이러한 휠 허브 커플러의 장점은 측정 시스템의 신호뿐만 아니라, 측정 시스템에 공급하기 위한 타이어 내부로의 에너지를 전송하는 것이 가능하다는 점이다. 게다가, 발전기는 타이어 내부에 배치된 측정 시스템에 공급하기 위해서 휠 허브 커플러에 일체화될 수 있다.

스테이터 및 로터로 구성된 커플링 장치는 실질적으로 유도 커플링을 위한 다수의 스테이터 및 로터 권취부를 포함하고, 이들 권취부는 평면 코일 및 원통형 코일로 구성될 수 있고, 스테이터 및 로터의 권취부는 좁은 에어 슬롯에 의해 서로 떨어져 있다. 소망하는 전달가능한 동력 및/또는 차폐에 대하여 소망하는 요구에 따라, 권취부 영역에서 스테이터 및 로터 부재는 페라이트 또는 철판 하프 쉘 또는 차폐 하프 쉘로 구성될 수 있다. 이들은 에어 슬롯을 갖는 맨틀 코어 유형으로 로터 및 스테이터의 권취부를 동일한 쉘로 둘러싸도록 권취부에 장착되어 있다.

상술한 휠 허브 커플러의 단점은, 차량에서 사용하기 위한 휠 허브 커플러와 함께 휠 회전 속도 센서가 각각의 휠에서 필요하고, 휠 허브 커플러의 측정 시스템 및 ABS 브레이크 시스템이 장착되어 있다는 점이다. 그 구조에 따라 휠 허브 커플러 및 휠 회전 속도 센서는 동일한 장착 공간을 두고 서로 경합하는 문제점이 있다. 게다가, 그 작동 모드는 측정 자기장에서도 발견될 수 있기 때문에, 휠 허브 커플러의 자기장은 회전 속도 센서에서 간섭을 유발할 수 있다.

엔코더, 그리드 또는 톱니화된 휠과 같은 신호 생성 구조가 점으로 탐색되는 휠 회전 속도 센서의 사용시, 홀 프로브 (Hall probe) 또는 자기저항 센서에서 통 상적으로 발견되는 다른 단점은, 신호 발생 구조의 프로세스 공차로 인해서 나타나는 일명 자극 피치 (pole pitch) 오류의 위험이다. 자극 피치 오류는, 일정한 회전 속도로 순간적인 회전 속도 변화가 위조 (fake) 되고, ABS 와 같은 제어 시스템에서 기능 고장을 유발할 수 있도록 상이한 각도를 커버하는 것을 의미한다.

상술한 점에서, 본 발명의 목적은, 타이어 상태 변수에 관한 신호를 휠로부터 차체의 영역에 배치된 전자 제어 장치 또는 측정 장치로 전송하고, 상기 타이어 상태 변수가 차체에서 휠 허브의 상부에 회전 장착된 휠에 배치되어 있는 하나 또는 다수의 센서 하위 부품에 의해 검출될 수 있는 장치를 제공하는 것으로, 전송 장치의 목적은 휠의 회전 속도를 판정하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 의해 달성되는데, 그 이유는, 타이어 상태 변화에 관한 신호를 휠로부터 차체 영역에 배치된 전자 평가 또는 제어 유닛으로 전송하기 위한 전송 장치로서, 타이어 상태 변수는 차체에서 휠 허브의 상부에 회전 장착된 휠에 배치되어 있는 하나 또는 다수의 센서 하위 부품에 의해 검출될 수 있으며, 커플링 장치는 필드 커플링을 생성하기 위해서 로터 및 비회전 스테이터로 구성되어 있는 휠허브에 일체화되어 있고, 그 하나 이상의 필드 커플링 소자는 서로 대향하고 좁은 에어 슬롯에 의해 분리되고, 에너지 및/또는 신호 커플링은 전기장 및/또는 자기장 및/또는 전자기장에 의해 이루어지고, 로터 및/또는 스테이터는 원주 방향으로 2 개 이상의 섹터로 다시 나누어지고, 상기 섹터는 로터 및 스테이터의 회전 속도 응답 필드 커플링을 위한 상이한 자기 커플링을 포함하는 타이어 상태 변수 전송 장치 때문이다.

본 발명은, 휠 허브 커플러가 장착되어 있는 휠에서 휠 회전 속도의 판정을 위해서, 장착 공간이 중첩되는 문제점이 없기 때문에, 휠 회전 속도 측정 기능이 휠 허브 커플러에 일체화시키는 것이 바람직한 것에 근거한다. 게다가, 본 발명은, 휠 허브 커플러가 배치된 차량의 허브가 통상적으로 정밀 부품이기 때문에, 상술한 휠 허브 커플러는 전력 전달을 위한 비교적 큰 전위를 가지는 것에 근거한다. 이러한 사실은 휠 허브 커플러의 제 1 측부와 제 2 측부 사이의 매우 작은 에어 슬롯을 실현하는 것이 가능하여, 회전 시스템에 사용시 상당하지 않은 제 1 전압에서 전달 가능한 전력이 측정 회로의 요구보다 훨씬 크다. 따라서, 휠 허브 커플러에 의한 회전 속도값을 더하는 (pick-up) 손실 때문에 커플링 용량의 감소는 측정 회로의 공급을 손상시키지 않는다.

게다가, 본 발명은, 유도 전자기장 때문에 제 1 측부 및 제 2 측부의 커플링이 본 휠 허브 커플러에서 우세하다는 것, 및 커플링은 회전 속도 측정 기능의 단순한 실현을 위해서 회전 속도에 따른다는 것에 기초한다.

상이한 투자율 (permeability) 의 섹터를 갖는 로터 및 스테이터 구조는, 휠 허브 커플러의 양 측부 사이의 자기 커플링이 정해진 각도로 팽창하게 하는데, 즉 낮은 커플링 계수가 다른 각도에서 우세한 동안 높은 커플링 계수가 우세하다. 휠 허브 커플러의 양 측부가 회전될 때, 이러한 회전 각도의 기능이 양 측부 사이의 커플링에 일체화되고, 회전시 휠 회전 속도의 전체 기능은 모든 섹터의 중첩으로 구성된다.

균일한 출력 신호를 위해서, 바람직하게는 로터 및/또는 스테이터의 연속적인 섹터는 그 높이가 교대로 변하는 투자율을 나타낸다.

선택적으로, 바람직하게는 섹터들은 축방향의 반경 평면에서 상이한 형상 및/또는 상이한 재료를 가진다. 하지만, 세그먼트에서 상이한 자기 커플링 크기는, 자기장 변화를 유발하고 투자율에 영향을 미치는 강자성 재료 또는 다른 재료를 사용할 때에만 발생한다.

따라서, 강자성 재료는 다수의 섹터로 적절하게 제공된다.

동시에 회전 속도 응답 필드 커플링으로 필드 권취부를 갖는 로터 및/또는 스테이터 케이스의 일체형 권취부를 위해서, 바람직하게는 로터 및/또는 스테이터는 복합 재료로 구성되고, 복합 재료의 성분은 섹터마다 다르다.

적절한 투자율을 달성하기 위해서, 로터 권취부 및/또는 스테이터 권취부의 요크는 시트 금속, 또는 페라이트, 또는 나노 결정질 또는 비정질의 강자성 합금, 또는 경화 결합 (plastic-bonded) 된 강자성체로 적절하게 구성되어 있다.

장치의 간단한 구조를 위해서, 바람직하게는 로터 및/또는 스테이터의 케이스, 및 로터 권취부 및/또는 스테이터 권취부의 요크는 하나의 성분으로 그룹화되어 있다.

회전 속도 응답 필드 커플링의 다른 가능성은 로터 권취부 및/또는 스테이터 권취부가 섹터들에서 적절하게 상이한 다수의 권취부를 포함할 때 실현된다.

섹터들에서 상이한 커플링을 위해서, 로터 권취부 및/또는 스테이터 권취부, 다수의 그 권취부는 유리하게도 상이한 축 또는 반경 방향의 위치에서 섹터 와이즈를 구성한다.

특히 본 발명에 달성된 장점은 휠 허브 커플러에 회전 속도 측정 기능을 일체화하는 가능성으로 존재한다. 이는 회전 속도 센서를 다수의 각도로 분리하는 것과 비교하여 회전 속도 측정 기능을 위한 추가적인 노력을 감소시킨다. 게다가, 회전이 본 발명에 따른 모든 섹터들에 걸쳐서 평균으로 측정되기 때문에, 종래의 회전 속도 센서에서 발생하는 자극 피치 오류를 상당하게 최소화하는 것이 가능하다.

가장 다양한 타이어 상태 변수의 신호 전송, 휠 내부의 측정 시스템의 에너지 공급뿐만 아니라 회전 속도 측정 기능과 같이, 상술한 휠 허브 커플러가 실현할 수 있는 모든 기능들을 살펴보면, 낮은 비용 편익비 (cost-benefit ratio) 로 인해서 차량에서 설명된 바와 같이 휠 허브 커플러의 가능한 적용이 향상되도록, 기능당 저비용이 달성될 수 있다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시형태는 종속항에 나타나 있으며, 도면의 다음 설명이 본 발명의 더욱 상세한 설명에 기여한다.

도 1 은 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템이다.

도 2 는 2 개의 분리된 커플링 경로를 갖는 전송 시스템의 개략도이다.

도 3 은 평면 코일을 갖는 전송 시스템의 도면이다.

도 4 는 전송 시스템의 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 단면도이다.

도 5 는 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 평면 단면도이다.

도 6 ~ 도 12 는 상이한 구성의 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 를 갖는 도 5 의 A-A 및 B-B 단면도이다.

도 13 은 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 축방향 권취부의 평면 단면도이다.

도 14 는 전자 측정 회로도이다.

도 15 는 도 14 의 평가 회로의 전압 변화도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 휠 림 2 : 타이어

3 : 휠 허브 4 : 나사

5 : 스티어링 너클 6a : 로터

6b : 스테이터 7 : 플러그 커넥터

8 : 하위 부품 9 : 플러그 케이블

10 : 전기 연결 11 : 플러그 커넥터

12 : 플러그 케이블 13 : 하위 부품

14 : 측정 장치 17 : 휠 허브의 선회된 부품

18 : 휠 허브의 정지 부품 19 : 볼 베어링

20 : 로터 권취부 21 : 플러그 소켓

22 : 스테이터 권취부 23 : 플러그 소켓

24 : 에어 슬롯 32 : 권취부

33 : 차폐 금속판 34 : 권취부

35 : 페라이트 쉘 51 : 요크

52 : 케이스

도 1 은 휠-허브 커플러 유형의 타이어 상태 변수 전송 시스템의 개략도이며, 이 시스템은 휠 유닛, 및 휠에 분리가능하게 커플링되고 차량의 차체에 연결된 휠 허브 커플러를 포함한다. 휠은 림 (1) 및 타이어 (2) 로 구성되고, 나사 (4) 에 의해서 휠 허브 (3) 에 부착되어 있다. 허브 (3) 는 적어도 하나의 베어링 또는 다수의 베어링을 포함하고, 회전 휠과 휠에 대하여 정지되는 부품 (예컨대 차체의 스티어링 너클 (5)) 사이의 기계적 인터페이스를 나타낸다. 로터 (6a) 및 비회전 스테이터 (6b) 는 타이어 상태 변수의 전송을 위해서 휠 허브 (3) 에 일체화되어 있다. 전자 효과적인 전자기계적 커플링 소자가 휠 허브 커플러에서 서로 대향하여 배치되어 있고, 좁은 에어 슬롯에 의해서만 분리되어 있으며, 에너지 커플링 및/또는 신호 커플링은 전자기장에 의해 이루어진다.

휠 허브 커플러에 전기 접속은 로터측의 플러그 커넥터 (7a) 및 스테이터측의 플러그 커넥터 (7b) 에 의한다. 휠 허브 (3) 에 근접한 정지 스티어링 너클 (5) 에 케이스형 전자 하위 부품이 배치되는데, 이는 교류를 가지는 신호 조절용 및/또는 휠 허브 커플러의 공급용 전자 회로를 장착하고 플러그 케이블 (9) 에 의해 연결된다. 하위 부품 (8) 과 차량 (도시되지 않음) 의 전자 제어 유닛 (ECU) 사이에 전기 연결 (10) 이 존재한다. 다른 플러그 커넥터 (11) 가 휠 림 (1) 에 배치되어 있고, 바람직하게는 본 실시형태에서 플러그 소켓으로 형성되어 있고, 특히 림 플러그 소켓을 형성하는 휠 림 (1) 의 일부로 형성되어 있다. 휠 허브 커플러 및 휠 림 플러그 소켓을 서로 전기적으로 연결하는 플러그 케이블 (12) 이 휠 림 (1) 에 일체화되어 있다. 휠 림 (1) 의 내면에서, 하위 부품 (13) 이 배치되어 있고, 측정 장치 (14) 의 에너지 공급에 사용된다. 이를 위해, 측정 장치 (14) 는 다수의 센서를 포함하고, 타이어 (2) 의 내부에서 하나 이상의 특정의 타이어 상태 변화를 검출하는데 사용된다.

실시형태에서, 도 2 에 도시된 바와 같이 전송 시스템, 또는 휠 허브 커플러에는 2 개의 분리된 커플링 경로가 제공된다. 하나의 연결 경로 (R1/S1) 는 측정 장치 (14) 로부터 차량으로 신호를 전송하고, 다른 커플링 경로 (R2/S2) 는 측정 장치 (14) 의 반활성 (semi-active) 에너지 공급에 사용된다. 이를 위해, 하위 부품 (8) 은 조절 단계 이외에도, 플러그 커플링 (7b ; SV2) 에 의해 휠 허브 커플러 R/S (6a, 6b) 에 연결되어 있는 교류 공급 (WV) 을 수용한다. 플러그 커플링 (SV1) 은 하위 부품 (13) 에서 에너지 조절 단계 (EA) 로 넘어가고, 정류 및 평탄화 (smoothing) 이후에, 측정 장치 (14 ; MV) 의 작동을 위해서 직류 전압이 공급된다. 2 개의 커플링 경로는 높은 효율을 달성하기 위해서 각각이 적절히 다른 주파수를 가지고 작동된다.

전송 장치를 명확화하기 위해서, 도 3 은 확대된 휠 허브 커플러를 개략적으로 도시하고, 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 에는 전자기장을 형성하기 위해서 원주 방향으로 신장하는 평면 코일이 제공된다. 하지만, 로터 권취부 (20) 및 스테이터 권취부 (22) 는 간소화한 방법으로 도시되어서, 분리된 커플링 경로는 도 3 에서는 식별되지 않는다.

따라서, 도 4 는 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 반경 방향의 단면도를 나타낸다. 신호 전송을 위한 커플링 경로는 로터 및 스테이터의 각각의 측부에서 차폐판 쉘 (33a 및 33b) 에 내장된 단일층 권취부 (32a 및 32b) 를 포함한다. 페라이트 쉘 (35a 및 35b) 에 내장된 2 개의 이중층 권취부 (34a 및 34b) 는, 스테이터 (6b) 로부터 로터 (6a) 로의 교류를 갖는 에너지 전송을 커플링하고, 권취부 (32a 및 32b) 보다 낮은 주파수로 작동된다. 커플링 수, 층의 수, 내장 유형 및 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 재료에 대한 권취부의 구성이 소망하는 특수한 적용에 부합하여 채용되고 변화될 수 있다. 바람직한 일 실시형태에서는 분리된 커플링 경로가 없다.

로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 특수한 실시형태가 이하에서 설명되는데, 이는 에너지 및 신호 전송의 기능 이외에도, 휠 허브 커플러에 의한 회전 속도를 감지하는 기능을 한다. 이러한 적용은 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 2 개의 대향 권취부 부품에 관한 것이며, 이 적용은 주로 커플링 권취부의 모든 유형에서 가능하기 때문에, 전술한 커플링 권취부가 정확하게 명기되지 않았다.

회전 속도에 따른 커플링 성능을 위해서, 원주 방향의 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 는 상이한 높은 자기 커플링의 세그먼트를 포함하거나 이러한 목적을 위한 섹터에서 상이한 투자율을 나타낸다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 는 각각 22.5 °의 각을 이루는 16 개의 섹터로 나누어져 있으며, 섹션 (A-A) 을 갖는 섹터 및 섹션 (B-B) 을 갖는 섹터가 교대로 배치되어 있다. 정면도에는 측부 권취부 또는 로터 (6a) 의 요크 (51) 만이 보인다. 이 요크는 로터 권취부 (20) 를 둘러싼다. 스테이터 권취부 (22) 를 갖는 스테이터 (6b) 는 로터 (6a) 의 하방에 배치되어 있는데, 이 스테이터 권취부는 제 1 측부의 요크 (51) 에 내장되어 있다.

도 6 ~ 도 11 에 도시된 바와 같이, 투자율 또는 자기 커플링의 교류 크기를 위해서, 상이한 구성의 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 가 가능하다. 섹션 (A-A) 은 낮은 자기 커플링을 갖는 세그먼트를 도시하고, 섹션 (B-B) 은 높은 자기 커플링을 갖는 세그먼트를 각각 도시한다.

도 6 에서, 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 요크 (51) 에는 높은 자기 커플링을 위한 측방향 플랜지가 제공되어서, 섹션 (B-B) 의 증가된 에어 슬롯 단면으로 인해서 작동시 낮은 자기 저항이 발생한다.

도 7 에서 동일한 원리가 실현되고, 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 요크 (51) 는 휠 허브 (3) 에서 더욱 우수한 안정성 및 부착을 위해서 케이스 (52) 에 일체화되어 있다. 도 8 에서, 교류 자기 커플링 크기는 요크 또는 요크면을 포함하지 않는 섹션 (A-A) 의 섹터에 의해 실현되어서, 이 경우에 자기 커플링이 낮아진다.

도 9 에서, 세그먼트의 상이한 커플링을 위해서 상이한 크기의 에어 슬롯 (24) 이 선택된다. 높은 커플링을 갖는 세그먼트용 슬롯보다는 낮은 커플링을 갖는 슬롯이 축방향으로 더욱 커지도록 선택된다.

상이한 투자율로 인해서 상이한 페라이트 농도를 갖는 복합 재료가 케이스 (52) 용으로 사용 때문에, 상이한 세그먼트의 자기 커플링이 도 10 에서 실현된다. 로터 권취부 (20) 및 스테이터 권취부 (22) 는 분리된 성분으로서의 요크가 생략되도록 케이스 (52) 에 직접적으로 일체화되어 있다.

도 11 에서, 에어 슬롯 (24) 은 마찬가지로 분할을 위해서 상이한 크기를 가지도록 선택되고, 이러한 구성에서 강자성의 요크는 사용되지 않는다. 도 11 과 비교하여 유사한 배치가 도 12 에서 실현되는데, 로터 권취부 (20) 및 스테이터 권취부 (22) 사이의 반경 방향 거리 대신에 반경 방향의 거리가 상이한 크기를 가지도록 형성되어 있다.

도 13 은 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 권취부 (32) 의 축방향의 단면 평면도이다. 이러한 배치에서, 상이한 세그먼트 방식의 자기 커플링은 권취부가 섹터에서 교대로 집중되도록 실현된다.

설명된 배치의 회전 속도를 판정하기 위한 적절한 측정 회로가 도 14 에 도시되어 있다. 전압원 (V1) 은 제 1 코일 (L1) 에서 125 kHz 의 주파수로 전류를 생성한다. 펄스 전압원은 5 V 크기를 가진다. L1 은 휠 허브 커플러 (L1, L2) 의 의해서 C2 에 커플된다. 제 2 회로 (L2, C2) 에 유도된 전압은 브릿지형 정류기 (D1, D2, D3, D4) 에 의해 정류되거나 Cs 로 정류된다. 센서 및 신호 처리 유닛으로 구성된 유효 회로는 부하 저항기 (RL) 에 의해 소비부 (consumer) 로 모델되어 있다. 측정된 데이터가 우세한 이러한 회로의 출력은 소스 (Vdata) 에 의해 설계되어 있다. 상기 전원은 스위칭 소자로 형성되어 있는 스위치 (S) 를 개폐한다. 따라서, 커패시터 (Cmod) 가 Vdata 에 대응하는 공진회로 (L2, C2) 에 추가되어 있다. 공진 회로의 최종 변화는 측정 저항기 (Rm) 에서의 전압 변화를 발생시킨다. 이러한 전압은 V1 으로부터 125 kHz 의 캐리어 없이 출력 신호를 얻기 위해서 배율기 (M) 에서 복조된다. 이를 위해서 전압은, 본 실시형태에서 RC 소자인 위상천이회로 (P) 에 의해서 배율기 (M) 로 전송된다.

도 15 는 발생 전압을 도시한다. V1 은 125 kHz 에서 ± 5 V 를 갖는 직사각파 전압이다. 8 kHz 의 직사각파 전압은 Vdata 를 나타낸다. 양 신호는 부하 저항기 (RL) 에서 전압 (V ; RL) 으로 발견될 수 있고, 여전히 전압 변화는 비교적 크지 않다. 차량측 (Ua) 에서 회로 출력 전압은 측정 데이터가 Ua 로부터 회복될 수 있도록 현저하게 데이터 전압에 따른다. 2 개의 커브 (Ua) 는, 휠 허브 커플러의 제 1 및 제 2 측부의 2 개의 상이한 회전 위치에서의 최대 커플링 계수 (k1) 및 최소 커플링 계수 (k2) 의 변화를 나타낸다. Ua 의 평균값을 측정함으로써 회전 속도가 판정될 수 있다.

Claims

휠로부터 차체 영역에 배치된 전자 평가 또는 제어 유닛으로 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 전송 장치에 있어서, 상기 타이어 상태 변수는 차체에서 휠 허브 (3) 의 상부에 회전 장착된 휠에 배치되어 있는 하나 또는 다수의 센서 하위 부품 (14) 에 의해 검출될 수 있으며,

커플링 장치는 휠 허브에 일체화되어 있고, 필드 커플링을 생성하기 위해서 로터 (6a) 및 비회전 스테이터 (6b) 로 구성되어 있고, 휠허브에 일체화되어 있고, 하나 이상의 필드 커플링 소자 (20, 22, 34a, 34b, 39a, 39b) 는 서로 대향하고 좁은 에어 슬롯 (24) 에 의해 분리되고, 에너지 및/또는 신호 커플링은 전기장 및/또는 자기장 및/또는 전자기장에 의해 발생하고, 상기 로터 (6a) 및/또는 스테이터 (6b) 는 원주 방향으로 2 개 이상의 섹터로 다시 나누어지고, 상기 섹터는 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 회전 속도 응답 필드 커플링을 위한 상이한 자기 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서, 로터 (6a) 및/또는 스테이터 (6b) 의 원주 방향으로 서로 연속적인 섹터들은 그 크기가 교대로 변하는 투자율을 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반경-축방향 섹터는 상이한 형상 및/또는 상이한 재료인 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 강자성 재료가 다수의 섹터로 제공되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 로터 (6a) 및/또는 스테이터 (6b) 가 복합 재료로 구성되고, 상기 복합 재료의 조성이 섹터 와이즈에서 상이한 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로터측 및 스테이터측에서 상기 장치로의 전기 접속은 플러그 커넥터에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휠 허브 (3) 는 일체형 전자기 신호 및/또는 커플링 장치 (6a, 6b) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정된 값을 휠 허브로부터 검출 장치로 연결하기 위한 케이블형 전자 신호 플러그 커넥터 (7a, 11, 12) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수 전송 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 케이블 플러그 커넥터 (7b, 9) 가 제공되는데, 이는 케이스형 전자 성분 (8) 및/또는 케이블 연결부 (10) 를 전자 제어 유닛 (ECU) 에 연결하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 장치는 로터 권취부 (20) 를 갖는 로터 및 스테이터 권취부 (22) 를 갖는 스테이터로 구성된 편평한 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 장치는, 일체형 로터 권취부를 갖는 로터 및 일체형 스테이터 권취부를 갖는 스테이터를 포함하는, 둘러싸는 원통형 코일로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 로터 권취부 (20) 및/또는 상기 스 테이터 권취부 (22) 는 섹터들에서 다수의 상이한 권취부를 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로터 권취부 (20) 및/또는 상기 스테이터 권취부 (22) 또는 그들의 다수의 권취부가 상이한 축 또는 반경 방향의 위치에서 섹터 와이즈로 설계되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치의 스테이터 (6a) 및/또는 로터 (6b) 는 상기 휠 허브에 장착하는 하나 또는 다수의 볼 베어링 (19) 의 일부에 기계적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 14 항에 중 어느 한 항에 있어서, 로터 (6a) 및 스테이터 (6b) 의 상기 베이스 부재는 자기적이며 전기적인 비도전성 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 장치는 페라이트 쉘에 내장되어 있는 2 개 이상의 단일층 권취부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 장치는 관련 베이스 부재에 직접 내장되어 있는 다중층 권취부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 장치는 차폐 금속이 내장되어 있는 이중층 권취부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 장치는 차폐 금속판 (33a, 33b) 에 내장되어 있는 2 이상의 권취부 (32a, 32b) 로 구성되어 있고, 페라이트 쉘 (35a, 35b) 에 내장되어 있는 추가적인 2 이상의 권취부 (34a, 34b) 로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 로터 (6a) 및/또는 스테이터 (6b) 의 상기 하우징 (52), 및 상기 로터 권취부 (20) 및/또는 스테이터 권취부 (22) 의 요크 (51) 는 하나의 성분으로 그룹화되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 로터 권취부 (20) 및/또는 스테이터 권취부 (22) 의 상기 요크 (51) 는 시트 금속, 또는 페라이트, 또는 나노 결정질 또는 비정질의 강자성 합금, 또는 경화 결합된 강자성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 하위 부품에서 전자 회로의 작동을 위한 공급 전압을 생성하기 위한 발전기가 상기 커플링 수단에 추가로 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 발전기는 상기 스테이터측에서 영구자석 세그먼트 링, 및 로터측의 철심 (38b) 을 갖는 코일 설비 (38a) 로 제조되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치.
휠 림 (1), 공압식 타이어 (2), 및 휠과 함께 회전하는 하나 이상의 센서 하위 부품 (13) 을 포함하는, 센서가 장착된 차량 휠에 있어서,

제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 타이어 상태 변수에 관한 신호를 전송하기 위한 장치와 전기적으로 전도하고 분리가능한 연결을 이루는 신호 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항에 있어서, 상기 센서 하위 부품은 센서 소자 (14) 및 신호 및/또는 에너지 전송 하위 부품 (13) 을 포함하고, 상기 센서 소자, 및 상기 신호 및/또는 에너지 전송 하위 부품은 특히 공통 성분으로 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 센서 하위 부품은 상기 센서 신호를 조절하기 위한 전자 회로를 갖는 하나 이상의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 하위 부품이 상기 타이어에 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 전송 하위 부품이 상기 센서 하위 부품으로 에너지 공급을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송 장치로의 상기 전기 연결은 플러그 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 하위 부품에는 상기 센서 하위 부품에 일체화된 배터리에 의해 직류 에너지가 공급되는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 공급 및 신호 전송 하위 부품은, 상기 측정 장치의 신호 전달 및/또는 에너지 공급을 위한 필드 커플링에 의해서 타이어 커버의 영역에 고정적으로 부착되어 있는 감각적인 측정 장치와 상호협력하고, 상기 에너지 전달은 특히 트랜스폰더 (transponder) 에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 커플링은 전기, 자기, 또는 전자기적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필드 커플링은 광학적으로, 음향학적으로, 또는 열복사를 통해서 발생하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감각적인 측정 장치 (15) 에는 상기 측정 장치에 일체화된 발전기에 의해 직류 전류 에너지가 공급되는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 케이블이 상기 휠 림에 일체화되어 있고, 상기 커플링 장치로 출력으로서 플러그, 및 상기 타이어 측부에 휠 림 플러그 소켓을 포함하며, 타이어 내부로 전자기계적인 플러그 연결을 하고, 상기 센서 하위 부품이 전자기계적으로 정적인 방식으로 플러그 되고 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 35 항에 있어서, 상기 휠 림 플러그 소켓은 타이어 공간내로 밀폐된 방식으로 돌출되도록 상기 휠 림에 정적으로 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 감각적/전자적 수단을 갖는 상기 센서 하위 부품은 타이어 상태 전기 신호를 발생시키고, 그 신호는 상기 커플링 장치를 통해서 케이스형 전자 하위 부품 및/또는 전자 제어 유닛 (ECU) 에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타이어 상태 변수는 팽창 압력, 공기 온도 및/또는 타이어 온도, 및/또는 휠 접촉력, 및/또는 브레이크 토크, 및/또는 휠 회전 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타이어 상태 변수는 타이어 유형 및/또는 타이어 작동 상태의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 24 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 이어서, 상기 휠은 휠 림 및 타이어로 제조된 복합 휠이고, 상기 타이어는 휠 림에 견고하게 연결되어 있으며, 특히 가황처리 (vulcanize) 되어 있는 것을 특징으로 하는 센서가 장착된 차량 휠.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른, 차량에 장착되는, 전송 장치로부터 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템으로서, 전자기계적 복합물을 설치하기 위해서 제 24 항 내지 40 항 중 어느 한 항에 따른 차량 휠에 분리가능하게 체결되어 있는 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템.
제 41 항에 있어서, 상기 센서 하위 부품에는 상기 커플링 장치를 통해서 케이스형 전자 하위 부품 및/또는 전자 제어 유닛 (ECU) 으로부터 교류 에너지가 공급되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템.
제 41 항 또는 제 42 항에 있어서, 상기 센서 하위 부품에는 상기 휠의 회전 에너지로부터 상기 전송 장치에 의해 생성된 교류 에너지가 공급되는 것을 특징으 로 하는 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템.
제 41 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 케이스형 전기 브레이크 제어 유닛 (ECU) 로의 케이블형 전기 신호 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 변수를 전송하기 위한 시스템.