SE516736C2 - Förfarande och anordning för bestämning av friktionen mellan vägbanan och ett fordonshjul - Google Patents

Description

516 736 2 helt överskugga den eftersökta tryckkraften.

Det är även känt att vid utprovning av nya däckskonstruktioner anordna sensorer i själva däcket eller i specialkonstruerade fälgnav för att ernå mera adekvata mätvärden, sm på trådlös väg kan överföras till mottagare vid förarplatsen. Denna speciallösning på problemet att med erforderlig noggranhet mäta friktionen mellan ett fordonshjul och vägbanan är i och för sig acceptabel, men är inte applicerbar på vanliga standardfordon med standardhjul i vardagsbruk. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkcnna ett förfarande och en anordning, som medför en enkel och säker lösning på problemet att under normala fordons färd mäta friktionen mellan hjul och vägbana.

Detta har enligt uppfinningen ernåtts därigenom, att förfarandet och anordningen har erhållit de i kraven l och 2 angivna kännetecknen.

Genom uppfinningen elimineras alla de ovannämnda felkällorna, och mätningen av friktionen i kontaktytan mellan vägbanan och hjulets däck förläggs så nära däcket scnnmöjligt, nämligen i fälgen. Självfallet uppstår även i detta fall störningar som härrör från kurvtagning, hastighetsändringar, vägens lutning, fordonets tyngd, däckens lufttryck etc., men dessa störningar kan till en viss grad kompenseras för, såsom de ovannämnda publikationerna visar. Det för uppfinningen anmärkningsvärda är, att de påkänningar, som härrör från friktionsförhållandena mellan vägbana och hjul nu framträder mera dominant än tidigare och därför kan särskiljas bättre än tidigare från störningarna. Detta ernås genom utnyttjande av en i en nyligen inlämnad patentansökan SE 9902036-4 föreslagen metod och anordning för mätning av friktionen mellan ett fordons hjul och vägbanan bestående i att den normala toe-in/toe-out- vinkelinställningen kortvarigt skall ökas påtagligt, och att detta förlopp skall upprepas på lämpligt sätt. Härigenom uppnås en förhållandevis säker indikering vid körning rakt fram, och detta i kombination med anordnandet av sensorer i fälgen ger möjlighet till en vid standardfordon allmänt tillämplig och billig selektiv indikering, varigenom till och med olika grader av halka kan särskiljas vid körning rakt fram, såsom halka framkallad av slirigt underlag, vattenplaning. sträv is, och glatt is.

Uppfinningen är närmare tydliggjord i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, som schematiskt visar en som exempel vald utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, och på vilka figur l är en perspektivvy av en fälg monterad på ett fordon, figur 2 är en sidovy av fälgen, figur 3 är en tvärsektion gencnufälgens nav, figur 4 är en ändvy av fälgens nav med en elgenerator monterad i navets urtagning, figur 5 516 756 3 är en vy av ett hjul med fälg försedd med en sensor integrerad med en spänningskälla och en signalomvandlare med radiosändare, figur 6 är en tvärsektion genom hjulet i fig.5, och figur 7 är ett blockschema visande samverkan mellan de olika delarna i anordningen enligt figurerna 5 och 6. Beträffande åskådliggörande av anordningar för åstadkcnnænde av kortvariga ökningar av fordonets toe-in/toe-out-vinkelinställning hänvisas till nämnda patentansökan SE 9902036-4.

Figur l visar ena sidan av en framhjulsupphängning med en med fem hjulmuttrar monterad fälg l av lättmetalltyp, som är försett med en central, cylindrisk urtagning eller kannfire 2. Denna är tätande tillslutbar medelst ett med lås 3 med diagonala, utskjutande låständer 4 försett lock 5. Inuti kænnaren är en cirkulär box 6 fastsatt innehållande en A/D-omvandlarmodul, en strömkälla med laddníngsdon, en kommunikationsmodul samt en mikrodator.

På boxens utsida är en laddningsgenerator anordnad med en stator 7 försedd med en pendel 8 samt i ett ringformat spår 13 i kannarens vägg en rotor 9.

De i kammaren 2 befintliga delarna visas i figurerna 3 och 4. Fälgens navparti har den djupa kammaren 2, i vars inre del den nämnda boxen 6 är fastsatt. På boxens framsida är en axeltapp l0 fästad försedd med lager för lagring av statorn 7. På dennas framsida är en täckskiva ll fastsatt, som uppbär en pendel 8, såsom framgår av fig.4, där kamaren 2 visas med locket 5 borttaget. Utanför statorn 7 är rotorn 9 fast anbragt i ett ringformat spår 13 i kammarens vägg. ïocket 5 är låsbart fastsättbart över öppningen till kannaren 2 med låständerna 4 ingripande i ett ringformat spår 14. Vid navets rotation roterar rotorn 9 i förhållande till statorn 7, som normalt hålls stilla eller pendlande genan pendelviktens 8 tyngd.

Vid vissa omständigheter roterar statorn 7 ett ögonblick åt ena eller andra hållet, men i genomsnitt är relativrörelsen mellan rotor och stator tillräcklig för att hålla strömkällan laddad via icke visade ledningar, son förbinder boxen 6 med generatorn 7,9.

På fälgens l fram- och baksidor är sensorer i form av töjningsgivare 15 anordnade utmed fälgens fem armar 16. Sensorerna är förbundna med boxen 6 genom på fälgens baksida belägna ledningar, som passerar genom icke visade spår i kammarens 2 vägg. Signaler från sensorerna l5 bearbetas i boxen 6 och omvandlas i en sändare till radiofrekventa signaler, som tillförs en i fordonet placerad mottagare 17. Denna styr en vid förarplatsen anordnad indikeringsanordning, som åtminstone vid uppträdande extremt låga indikerade friktionsvärden är anordnad att avge en varningssignal. Kommunikationsmodulen 516 736 4 i boxen 6 kan vara av det slag sm med kortvågiga radiovågor överför kommunikation mellan mobila enheter, exempelvis av typen benämnd The Ericsson Bluetooth Module.

Det i fig.5 visade hjulet har en fälg l försedd med fem armar 16.

På en av dessa är en mät- och signalmodul 18 anordnad på ömse sidor om armen 16, såsom framgår av fig.6. Modulen 18 innehåller en sensor 15, som är en i och för sig känd töjningsgivare för mätning i x-, y-, z- led, en signalomvandlare 19, en radiosändare 20 och en strömförsörjningsdel 21.

Strömförsörjningsdelen innehåller ett batteri 22 och en laddningsslinga 23, som är belägen på fälgens baksida invid fälgringen och är förbunden med batteriet genan en kort ledning 24.

På hjulets bromssköld eller på styrarmens kulled eller på annat lämpligt ställe är en magnet 25 fastsatt, som hos slingan 23 alstrar en strömpuls för laddning av batteriet varje gång slingan passerar magneten. På sanna ställe är en mottagare 26 för signalen från sändaren 20 anordnad. Denna matar signalen till en dator 27, till vilken en korrektionssignal matas från en styrvinkelgivare 28 för åstadkcnnande av en korrekt indikering av rådande friktionsförhållanden mellan väg och däck hos en indikerings- anordning 29 placerad i närheten av föraren. Alternativt kan mottagaren 26, datorn 27, styrvinkelgivaren 28 och indikeringsanordningen 29 vara anordnade sm en enhet i närheten av föraren, såsom antyds av mottagaren 17 vid utförandet enligt fig.l.

De av magneten 25 alstrade pulserna kan även användas för triggning av elektroniken. Varje gång som slingan 23 passerar magneten erhålles en triggpuls och genom mätning av tiden mellan pulserna får man fram hjulets rotationshastighet och var hjulet befinner sig vid olika mättillfällen.

Genom att endast mäta förändringarna efter en fast mätpunkt på varvet erhålles dssutom en kalibrering av sensorn 15 en gång per varv, dvs man undviker inverkan av värme och ovidkommande spänningar i fälgen.

Uppfinningen är självfallet inte begränsad till de här visade och beskrivna utföringsformerna av ett förfarande och en anordning enligt uppfinningen utan kan vara modifierad på åtskilliga sätt inom ramen för den i patentkraven definierade uppfinningen. Sålunda kan ytterligare sensorer vara anordnade på fälgen för avkänning av andra faktorer, sm kan påverka mätningen av friktionen, t.ex. sensorer för mätning av trycket i fälgens däck och för mätning av hastighetsändringar etc. Dessutm kan med fördel den i kannmren 2 anordnade utrustningen vara monterad som en enhet tillsannens med locket 5. Det finns även fälgar med en kammare 2, som är öppen enbart 516 736 5 åt fälgens baksida, i vilket fall utrustningen i kannmren 2 är monterad från fälgens baksida. Även ströförsörjningen kan modifieras på många sätt och exempelvis omfatta en på en bromssköld anordnad magnetanordning samverkande med en i karrmaren 2 anordnad ledningsslinga. i vilken en spänning induceras vid fälgens rotation.

Claims (6)

_ , .. . .. .. :x.".: : ... . .. . . . .. ». f. n :_: :_ '. _ Q _, i.. a . - 0- 1 . _. , , , . . . .. . . . _ _ ___ , . . . . ... ,. . PATENTKRAV

1. l. Förfarande för att under ett fordons färd bestämma friktionen mellan en vägbana och ett av fordonets hjul, varvid de mekaniska krafterna och momenten på hjulet avkännes medelst åtminstone en på hjulet anordnad sensor (15), och avkända mätvärden på elektrisk väg behandlas och omvandlas till signaler, som är representativa för den för tillfället rådande friktionen mellan hjulet och vägbanan, vilka signaler på trådlös väg, företrädesvis genom radiovågor, tillförs en i fordonet anordnad mottagare (17) med en indikeringsanordning (29) för utvisande av avkänd friktion, kännetecknat därav, att det är de mekaniska krafterna och momenten som uppstår under fordonets färd i en av fordonets fälgar (l) som avkänns medelst sensorn (l5), och att avkänningen sker medan hjulet tillfälligt har bibringats en förstorad toe-in eller toe-out-vinkelinställning.

2. Anordning för genomförande av förfarandet enligt krav l, för att under ett fordons färd bestännn friktionen mellan en vägbana och ett av fordonets hjul, varvid hjulet är försett med åtminstone en sensor (15) för avkänning av de mekaniska krafterna och momenten på åtminstone en del av hjulet, och att på hjulet är anbragt en enhet, i vilken en spänningskälla (7,9) och en elektriskt driven omvandlare med sändare (6) är placerade, vilken senare (6) är påverkad av sensorn (15) och är utförd att omvandla sensorns mätvärden till signaler i form av radiovågor, och att en mottagare (17) för radiovågorna är placerad i fordonet och medelst en ansluten indikeríngsanordning (29) är anordnad att utvisa uppmätt friktion, kännetecknad därav, att en av fordonets fälgar (l), är försedd med sensorn (15), och att fordonets hjul är inställda med en bestämd toe-in/toe-out-inställningsvinkel, som medelst en av föraren styrd påverkningsanordning är utförd att kortvarigt kunna ökas påtagligt med en lämpligen inställbar upprepningsfrekvens.

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad därav, att elförsörjningen för enheten på hjulet är löst medelst en kring en central, axiell tapp (10) i en mitt i fälgen anordnad kannßre (2) roterbart lagrad, med pendel (8) försedd stator (7) hos en generator, med en rotor (9) omgivande statorn och anordnad att rotera med fälgen (l).

4. Anordning enligt krav 3, varvid fälgen (l) är utformad med ett antal radiella armar (16) mellan fälgens nav och fälgring samt en cylindrisk centrumkammare (2) tillsluten med ett lock (5) kännetecknad därav, att en sensor (15) är anordnad på flera av armarna (16) med den elektriskt w» -u n n v» n -~ I n n» .n ø n nn n n. n n v nn nn nn n n n n w I I p. n. n sn n o nn o» nn n 1 n v - n n n n n n I Is 0 I n n n n » .en f. u -vr 7 drivna omvandlaren (6) och spänningskällan (7,9) belägna i den i fälgens mitt anordnade, cylindriska kammaren (2) bakom det kammaren tillslutande locket (5), som är försett med en låsanordning (3,4).

5. Anordning enligt krav 4, kännetecknad därav, att den elektriskt drivna omvandlaren (6) och spänningskällan (7,9) är anordnade i det kannaren (2) tillslutande locket (5).

6. Anordning enligt krav 3, kännetecknad därav, att spänningskällan omfattar ett batteri (22) med en laddningslindning (23), som är excentriskt placerad på fälgen (1) och vid hjulets rotation passerar förbi en stationärt i fordonet fastsatt magnetanordning (25), som i laddningslindningen alstrar strömpulser för laddning av batteriet (22).