專利名稱：旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度傳感裝置及其溫度檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的磁性溫度傳感裝置，其包括至少一個(gè)連接到所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的電磁場源件和連接到固定件的磁場傳感件，可測量由所述磁場源件產(chǎn)生的磁場的參數(shù)，所述磁場參數(shù)是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度的函數(shù)。
背景技術(shù)：
測量旋轉(zhuǎn)件，如轉(zhuǎn)動(dòng)件或軸，的溫度，由于不可能布置傳感器到轉(zhuǎn)動(dòng)件上，因此一直是個(gè)難題。
例如，特別的需求是測量汽車高速運(yùn)行時(shí)的汽車輪胎溫度，即便所述汽車正在移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)維護(hù)和安全的目標(biāo)。因此，重要的一點(diǎn)是駕駛員隨時(shí)知道輪胎的溫度，輪胎溫度可顯著影響汽車的行為。
已經(jīng)知道許多測量輪胎壓力和溫度的方法。一般都使用了復(fù)雜的配線技術(shù)，或者要求設(shè)置帶電源和天線的電磁波發(fā)射器和接收器。
美國專利No.4,570,152公開了一種輪胎的溫度測量系統(tǒng)，其中多個(gè)磁性釘插入輪胎的胎面的預(yù)定位置。磁場傳感器然后設(shè)置到車輛的非傳動(dòng)件上接近輪胎的位置，用于檢測多個(gè)旋轉(zhuǎn)磁性釘產(chǎn)生的磁脈沖。如果輪胎溫度上升，所產(chǎn)生的熱量使得磁性釘產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度減少。
這樣的系統(tǒng)要求插入外部物體到輪胎面，傳感件非常接近輪胎面，以精確的方式檢測磁場強(qiáng)度的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠制造出輪胎的磁性溫度傳感裝置的方案，該裝置的精度很少或不受到磁場強(qiáng)度的檢測精度的影響。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的的實(shí)現(xiàn)是通過一種溫度傳感裝置，和相應(yīng)的溫度檢測方法。本發(fā)明提出一種旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的磁性溫度傳感裝置，包括至少一個(gè)磁場源件，其與所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件相連；和連接到固定件的磁場傳感件，可測量所述磁場源件產(chǎn)生的磁場H的參數(shù)，磁場H的參數(shù)是旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度T的函數(shù)；其特征在于，磁場源件包括機(jī)構(gòu)，可使磁場H方向繞至少一個(gè)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其中磁場方向是旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度T的函數(shù)。
本發(fā)明還提出一種使用上述裝置來測量旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度的方法，其中溫度T的變化，其關(guān)聯(lián)到磁場源件產(chǎn)生的磁場H方向的變化，可通過所述磁場傳感件進(jìn)行測量。


下面通過參考附圖，附圖提供了非限制性的示例，對本發(fā)明進(jìn)行介紹。附圖中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置的操作原理；圖2A和圖2B顯示了圖1裝置的細(xì)節(jié)；圖3是涉及由圖1裝置測得的數(shù)量的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的磁性溫度傳感器包括至少一個(gè)磁場源件，其連接到所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件，優(yōu)選的方式是設(shè)置在輪胎內(nèi)部件如內(nèi)部管；和連接到固定件，最好是汽車底盤，的磁場傳感件，可測量所述源件產(chǎn)生的磁場的參數(shù)，所述磁場參數(shù)包括所述磁場的方向，該方向是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度的函數(shù)，這可通過采用作為溫度函數(shù)的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的裝置的操作原理的視圖。
圍繞旋轉(zhuǎn)軸線12轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎11包括磁場源件13，具有自己的磁化強(qiáng)度，能夠產(chǎn)生磁場H。
所述磁場源件13最好位于輪胎11內(nèi)側(cè)的內(nèi)部管內(nèi)。在固定件上，具體是汽車的擋泥板15，設(shè)置了磁場傳感器14，為了簡化未整體顯示。
磁場源件13在輪胎11和固定件15之間區(qū)域產(chǎn)生的磁場H具有場強(qiáng)和方向。
磁場源件13的磁場H可旋轉(zhuǎn)，并且作為輪胎11溫度的函數(shù)的場強(qiáng)可發(fā)生變化。磁場傳感器14遠(yuǎn)距離測量磁場H，從而間接測量溫度。磁場傳感器14測得的信號(hào)然后送到汽車的電子單元，其也未在圖1中顯示，進(jìn)行處理并產(chǎn)生信號(hào)和警告。
圖2A和2B更詳細(xì)地顯示了連接到輪胎11的磁場源件13。
圖2A顯示了位于第一操作位置的磁場源件13，這時(shí)的溫度T的值等于T1，而圖2B顯示了位于第二操作位置的磁場源件13，這時(shí)的溫度T值等于T2，T2大于T1。
根據(jù)本發(fā)明的磁場源件13包括永久磁鐵件21，可產(chǎn)生帶有恒定模數(shù)和方向的磁場H。所述永久磁鐵件21最好連接到旋轉(zhuǎn)件22，旋轉(zhuǎn)件可沿軸線25作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其徑向相對輪胎11形成的圓周面。所述旋轉(zhuǎn)件22，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，是形狀記憶材料件，例如可由鎳-鈦合金或其他形狀記憶合金(SMAs)制成，當(dāng)溫度變化時(shí)可沿其主軸線扭曲。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)件22包括形狀記憶材料桿23，沿軸線25設(shè)置在同軸的容器圓筒24內(nèi)，圓筒能夠限制輪胎11運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)。
桿23最好通過其相對輪胎11表面的遠(yuǎn)端固定到圓筒24的底部27，否則其可在所述圓筒24內(nèi)自由扭曲。在所述桿23自由端，即相對輪胎11表面的近端，設(shè)置了永久磁鐵件21，如圖2A所示，其具有兩個(gè)極，因此產(chǎn)生基本切向于輪胎11表面方向的相關(guān)磁場H。在圖2A，具體地，永久磁鐵21的位置確定了切向的并對準(zhǔn)輪胎11旋轉(zhuǎn)方向的磁場H。
在圖2B，如上所述，磁場源件13承受的溫度T2大于T1。由形狀記憶材料制成的桿23由于溫度上升而扭曲，使其支承永久磁鐵21的近端繞軸線25轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖2B，永久磁鐵21大致旋轉(zhuǎn)90°，并在與輪胎11的旋轉(zhuǎn)方向正交的方向上產(chǎn)生磁化強(qiáng)度。
磁場傳感器14可間接測量輪胎11的溫度T，直接測量由位于旋轉(zhuǎn)件22上的永久磁鐵21的磁化強(qiáng)度決定的磁場H的方向。
磁場傳感器14，可以是旋轉(zhuǎn)閥傳感器，對磁場方向的變化敏感，能夠感覺到磁場H的方向的變化，所以能夠檢測出溫度的上升。具體地，電子單元的適當(dāng)電路和微型控制器用于測量永久磁鐵21的過去時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，例如通過簡單的計(jì)數(shù)器，因此可確定輪胎17的溫度。
永久磁鐵21可利用成塊的磁性材料或硬鐵磁薄膜來生產(chǎn)，薄膜通過相應(yīng)的薄膜沉積技術(shù)，比如濺射或電沉積，進(jìn)行沉積。在這種情況下，永久磁鐵21可包括單個(gè)膜或多個(gè)膜疊層，以及由鐵磁顆粒構(gòu)成的復(fù)合材料，各種尺寸(從納米到毫米)和形狀的鐵磁顆粒結(jié)合到聚合物基體并進(jìn)行磁化。顆?？稍诂F(xiàn)場或不在現(xiàn)場合成聚合物。在本文介紹的實(shí)施例中，永久磁鐵21的磁化強(qiáng)度不會(huì)因溫度變化而發(fā)生變化。
在任何情況下，已知的多種磁性材料的性能都適用于上面介紹的場合，即，只要磁化強(qiáng)度在-40℃到300℃的溫度范圍內(nèi)不一定為線性方式的反應(yīng)具有顯著的變化。在這方面，圖3顯示了適合形成永久磁鐵21的材料的作為溫度T函數(shù)的磁化強(qiáng)度絕對值的曲線形狀。很容易看到，磁化強(qiáng)度在補(bǔ)償溫度Tcomp和居里溫度Tcurie有最小的絕對值。
上面介紹的方案與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比有相當(dāng)大的優(yōu)越性。
根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感裝置具優(yōu)越性地允許溫度關(guān)聯(lián)到磁場方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于可以測量轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)變，所以正確確定所述磁場的強(qiáng)度對傳感器只有很小影響。
具體地，本文提出的磁性溫度傳感裝置的旋轉(zhuǎn)件采用形狀記憶材料，其對溫度變化很敏感。
很自然，不改變本發(fā)明的原理，根據(jù)以示例方式進(jìn)行的說明和顯示，可對結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和實(shí)施例作出很大改進(jìn)，這樣并未脫離本發(fā)明的范圍。
旋轉(zhuǎn)件還可以設(shè)置成可沿軸線25向前移動(dòng)的螺紋型或螺旋，例如通過在圓筒和形狀記憶材料桿適當(dāng)設(shè)置螺紋。通過這樣的方式，溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌龅霓D(zhuǎn)動(dòng)，和其強(qiáng)度的變化。這些參數(shù)可通過磁場傳感器同時(shí)測量，使測得的溫度有更好的精度。
此外，可作為溫度的函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)件可通過與上面以優(yōu)選實(shí)施例介紹的形狀記憶材料桿不同的的方式形成。例如，可利用含有氣體的單元的體積變化來得到機(jī)械位移，該位移再轉(zhuǎn)變?yōu)榇判约男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
可用任何數(shù)字或模擬的磁場傳感器來得到磁場傳感器，比如簡單螺線管、各向異性磁阻(AMR)、霍爾(Hall)、大磁阻效應(yīng)(GMR)、隧道結(jié)磁阻(TMR)傳感器。
上面介紹類型的溫度傳感裝置可用于要求測量溫度的不同場合。
對于測量輪胎溫度，溫度傳感器可以是適當(dāng)?shù)臏y量單元的一部分，測量單元還包括輪胎磨損傳感器和/或壓力傳感器，還可包括促動(dòng)器或閥門，以重新建立輪胎的溫度，所述單元直接位于輪胎上，可利用將輪胎運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)能獨(dú)立轉(zhuǎn)換成的能量。
具體地，可以使用位于固定件上的傳感器來檢測磁場強(qiáng)度的變化和/或控制其他性質(zhì)，如壓力，條件下的其他磁場源的方向變化。
但是，很清楚，所提出的裝置可應(yīng)用于所有的可與磁性溫度傳感裝置，如上面介紹的傳感裝置，配合進(jìn)行的溫度測量。所提出的裝置包括至少一個(gè)磁場源件，其與旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件相連；和連接到固定件的磁場傳感件，可測量所述磁場源件產(chǎn)生的磁場的參數(shù)，所述磁場參數(shù)是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度的函數(shù)。所述磁場源件包括機(jī)構(gòu)，可使產(chǎn)生的磁場方向沿至少一個(gè)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的磁性溫度傳感裝置，包括至少一個(gè)磁場源件(13)，其與所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)相連；和連接到固定件(15)的磁場傳感件(14)，可測量所述磁場源件(13)產(chǎn)生的磁場(H)的參數(shù)，所述磁場(H)的參數(shù)是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)的溫度(T)的函數(shù)；其特征在于，所述磁場源件(13)包括機(jī)構(gòu)(22)，可使所述磁場(H)的方向繞至少一個(gè)軸線(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述方向是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)的溫度(T)的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感裝置，其特征在于，所述機(jī)構(gòu)(22)，可使所述磁場(H)方向繞至少一個(gè)軸線(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，其包括作為溫度(T)的函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的件(23)，和永久磁鐵(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件(23)包括形狀記憶材料，尤其是鎳-鈦合金，制成的元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的傳感裝置，其特征在于，所述機(jī)構(gòu)(22)，可使所述磁場(H)方向繞至少一個(gè)軸線(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，其還能夠使所述永久磁鐵(21)沿所述軸線(25)移動(dòng)，所述移動(dòng)是溫度(T)的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感裝置，其特征在于，所述磁場傳感件(14)測量的所述磁場(H)的所述參數(shù)包括磁場(H)的方向和/或強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感裝置，其特征在于，所述磁場傳感件(14)能夠測量另外的磁場源的磁場參數(shù)，其根據(jù)物理量進(jìn)行變化，所述磁場源連接到所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件，具體地，所述物理量是壓力。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)是汽車輪胎。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感裝置，其特征在于，所述傳感裝置設(shè)置在測量單元，其還包括輪胎磨損傳感器和/或壓力傳感器，還可包括促動(dòng)器或閥門，來重建所述輪胎(11)的溫度，所述單元可直接設(shè)置到所述輪胎(11)。
9.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感裝置，其特征在于，所述永久磁鐵(21)用成塊磁性材料或硬鐵磁薄膜或復(fù)合材料制造，所述復(fù)合材料由結(jié)合到聚合物基體并進(jìn)行磁化的鐵磁顆粒構(gòu)成。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感裝置，其特征在于，所述磁場傳感件(14)是旋轉(zhuǎn)閥裝置。
11.一種使用權(quán)利要求1到10所述的裝置測量旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的溫度的方法，其特征在于，溫度(T)的變化，關(guān)聯(lián)到所述磁場源件(13)產(chǎn)生的磁場(H)方向的變化，可通過所述磁場傳感件(14)測量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，溫度(T)的變化，還關(guān)聯(lián)到所述磁場源件(13)產(chǎn)生的磁場(H)強(qiáng)度的變化，可通過所述磁場傳感件(14)測量。
全文摘要
公開了一種旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件的磁性溫度傳感裝置，包括至少一個(gè)磁場源件(13)，其與所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)相連；和連接到固定件(15)的磁場傳感件(14)，可測量所述磁場源件(13)產(chǎn)生的磁場(H)的參數(shù)，所述磁場(H)的參數(shù)是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)的溫度(T)的函數(shù)。所述磁場源件(13)包括機(jī)構(gòu)(22)，可使所述磁場(H)的方向繞至少一個(gè)軸線(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述方向是所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件(11)的溫度(T)的函數(shù)。
文檔編號(hào)G01K13/00GK1651879SQ20051000804
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月6日
發(fā)明者D·普利尼 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司