用于測(cè)量輪胎的橡膠層的厚度的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量橡膠層的厚度的系統(tǒng)，并且更特別地涉及輪胎胎面上殘余橡膠的厚度的測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在已知方法中，充氣輪胎或者更簡(jiǎn)單地說(shuō)輪胎的胎面(不論其是否安裝在客車或者重型運(yùn)輸車輛上)設(shè)有花紋，特別地，所述花紋包括由各種主花紋溝、縱向花紋溝、橫向花紋溝或者傾斜花紋溝所限定的花紋單元或者單元花紋塊，所述單元花紋塊還可能包括各種較細(xì)的切口或者刀槽花紋。所述花紋溝形成預(yù)定用于在濕地上行駛期間排水的通道，并且限定花紋元件的前導(dǎo)邊緣。
[0003]當(dāng)輪胎嶄新時(shí)，胎面的深度處于最大值。該起始深度可能根據(jù)所涉及的輪胎的類型以及其預(yù)定的用途而變化；舉例來(lái)說(shuō)，“冬季”輪胎通常具有大于“夏季”輪胎的花紋深度。當(dāng)輪胎被磨損時(shí)，花紋的單元花紋塊的深度減小并且這些單元花紋塊的剛度增大。所述單元花紋塊的剛度的增大導(dǎo)致輪胎的一些性能特征、例如濕地上的抓地力降低。當(dāng)花紋中的通道的深度減小時(shí)，排水能力也顯著降低。
[0004]因此，希望能夠監(jiān)測(cè)輪胎胎面磨損的演變。
[0005]通常在有或者沒(méi)有利用深度計(jì)實(shí)測(cè)的情況下，通過(guò)使用者或者機(jī)修工對(duì)胎面的視覺(jué)觀察來(lái)執(zhí)行該監(jiān)測(cè)。然而，該觀察不是非常易于執(zhí)行，尤其是在較難以接近的后部輪胎上亦是如此，并且此外該觀察不是非常精確。
[0006]許多建議已經(jīng)被提出，以使輪胎花紋的深度的測(cè)量自動(dòng)化。這種裝置可以布置在車輛在其上行駛的道路上。這些裝置通常通過(guò)兩種技術(shù)來(lái)工作，即基于帶有攝像機(jī)或激光器的光學(xué)系統(tǒng)、或者基于渦流來(lái)工作。
[0007]基于光學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)是昂貴的，其必須被嵌入道路中，并且需要定期維護(hù)。此外，測(cè)量由于污物以及存在水或噴灑水、泥漿、積雪等而遭受干擾。
[0008]文件US 7，578，180 B2和W0 2008/059283提出了用于測(cè)量輪胎胎面的厚度的系統(tǒng)，其包括對(duì)由輪胎的胎冠增強(qiáng)層中的激勵(lì)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的渦流敏感的傳感器。這些系統(tǒng)布置在道路上。
[0009]然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，這些測(cè)量系統(tǒng)不完全令人滿意。這是因?yàn)橐恍┹喬サ脑鰪?qiáng)層使得輪胎的胎冠不夠?qū)щ姀亩辉试S建立渦流。因此，這些測(cè)量系統(tǒng)不適于測(cè)量這些輪胎的胎面厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種用于測(cè)量輪胎的橡膠材料層的厚度的系統(tǒng)，所述層包括接合(連接)至相鄰增強(qiáng)層的面以及與空氣接觸的自由面，所述相鄰增強(qiáng)層以至少一種具有比空氣的磁導(dǎo)率大的磁導(dǎo)率的材料制成，所述系統(tǒng)包括能夠測(cè)量橡膠材料層的接合(連接)面和自由面之間的距離d的傳感器。該系統(tǒng)的特征在于，所述傳感器包括靜態(tài)磁場(chǎng)源和其輸出信號(hào)為局部磁場(chǎng)水平的函數(shù)的敏感元件，所述靜態(tài)磁場(chǎng)源和所述敏感元件被定位成使得當(dāng)所述距離d減小時(shí)由所述敏感元件測(cè)得的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化。
[0011]根據(jù)第一實(shí)施例，所述靜態(tài)磁場(chǎng)源由至少一個(gè)被供以直流電的線圈形成。
[0012]有利地，所述線圈包圍諸如鐵氧體(ferrite)的具有高磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率(導(dǎo)電性)的材料或者被諸如鐵氧體的具有高磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率的材料包圍。鐵氧體的存在使得能夠局部化磁場(chǎng)線并且從而提供更局部化的層厚度測(cè)量。
[0013]鐵氧體的存在還使得能夠測(cè)量更強(qiáng)的磁場(chǎng)，從而對(duì)于相同的供應(yīng)電流來(lái)說(shuō)提高了傳感器的靈敏度。
[0014]根據(jù)第二實(shí)施例，所述靜態(tài)磁場(chǎng)源由至少一個(gè)永磁體形成。
[0015]通過(guò)使用永磁體，可以以非常低的能耗來(lái)實(shí)施測(cè)量，因?yàn)閮H僅敏感元件需要供能。
[0016]所述永磁體可以具有軸向磁場(chǎng)。
[0017]該永磁體可以具有呈環(huán)的形式的幾何形狀。
[0018]該軸對(duì)稱的實(shí)施例具有對(duì)形成相鄰增強(qiáng)層的金屬簾線的定向不敏感的優(yōu)點(diǎn)。因此，所述傳感器對(duì)該相鄰層的各向異性不敏感。
[0019]該永磁體同樣可以是(筆)直的或者U形的磁棒。
[0020]有利地，所述傳感器包括敏感元件和多個(gè)單軸磁化的磁體，所述多個(gè)單軸磁化的磁體徑向地且相對(duì)于所述敏感元件具有相同磁極定向地定位。
[0021]根據(jù)有利實(shí)施例，所述測(cè)量系統(tǒng)包括由成直線地定位的多個(gè)永磁體形成的磁場(chǎng)源。
[0022]根據(jù)示例性實(shí)施例，每個(gè)永磁體具有北極和南極，所述永磁體被定位成使得所述磁極沿著與所述源磁體的隊(duì)列相同的隊(duì)列排列(對(duì)齊)并且每對(duì)相鄰的永磁體的極性顛倒。
[0023]有利地，所述傳感器包括多個(gè)敏感元件，所述多個(gè)敏感元件中的每一個(gè)定位在兩個(gè)永磁體之間。這使得能夠限定測(cè)量線。
[0024]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述測(cè)量系統(tǒng)的磁場(chǎng)源由多個(gè)成直線地布置的環(huán)形永磁體形成，所述多個(gè)環(huán)形永磁體具有軸向磁場(chǎng)，并且所述環(huán)形永磁體的軸線定位在經(jīng)過(guò)(貫穿)磁場(chǎng)源線的同一平面中并且垂直于該線地定向。
[0025]根據(jù)有利實(shí)施例，每個(gè)環(huán)形永磁體包括定位在其軸線上的敏感元件。
[0026]所述敏感元件可以布置在所述軸線的以下點(diǎn)上，在沒(méi)有層(金屬增強(qiáng)層)的情況下，所述點(diǎn)處的磁場(chǎng)為零。
[0027]該定位具有向所述測(cè)量提供參考點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于所述參考點(diǎn)來(lái)說(shuō)，所述敏感元件的輸出為零。
[0028]所述敏感元件可以選自于由渦流傳感器、磁阻傳感器和磁致伸縮傳感器所組成的組。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，所述測(cè)量系統(tǒng)的傳感器具有在磁阻模式下工作的優(yōu)點(diǎn)。
[0030]在磁阻模式下的測(cè)量利用了相鄰增強(qiáng)層的磁導(dǎo)率，并且已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)對(duì)所述距離d的任何變化提供高測(cè)量靈敏度。
[0031]有利地，所述測(cè)量系統(tǒng)定位在其磁性類似于空氣的磁性的不導(dǎo)電的外殼中。
[0032]所述外殼可以是便攜式外殼。
[0033]在該情況下，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的的測(cè)量系統(tǒng)可以用于測(cè)量輪胎的側(cè)壁或者內(nèi)部橡膠元件的橡膠材料的厚度。該測(cè)量可以在輪胎制造期間或者在該工作完成之后執(zhí)行。
[0034]所述外殼還可以適于定位在道路上或者嵌入道路中。
[0035]在該情況下，優(yōu)選地，所述測(cè)量系統(tǒng)用于測(cè)量輪胎胎面上的殘余橡膠材料的厚度。
[0036]特別地，本發(fā)明可以應(yīng)用于在其胎冠和/或其胎體簾布層中具有金屬增強(qiáng)件的輪胎，例如，將被安裝在客車或SUV( “運(yùn)動(dòng)型多用途車”)型車輛上的輪胎、或者將被安裝在選自廂式貨車、重型運(yùn)輸車輛、即輕軌車輛、公共汽車、重型公路運(yùn)輸車輛(卡車、拖拉機(jī)和拖車)中的工業(yè)車輛上的輪胎、以及將被安裝在諸如土木工程車輛的非公路型車輛及其他運(yùn)輸或裝卸搬運(yùn)車輛上的輪胎。
【附圖說(shuō)明】
[0037]附圖顯示了作為應(yīng)用本發(fā)明來(lái)測(cè)量輪胎胎面厚度的主要實(shí)例的、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的的測(cè)量系統(tǒng)的若干實(shí)施例:
[0038]-圖1是車輛的立體圖，所述車輛的輪胎經(jīng)過(guò)包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的的測(cè)量系統(tǒng)的外殼；
[0039]-圖2顯示了帶有測(cè)量系統(tǒng)的外殼；
[0040]-圖3顯示了在(a)不存在金屬增強(qiáng)層時(shí)以及在(b)存在金屬增強(qiáng)層時(shí)，在空心線圈的情況下的測(cè)量系統(tǒng)的工作原理；
[0041]-圖4顯示了與測(cè)量系統(tǒng)的外殼接觸的輪胎的橫截面；
[0042]-圖5顯示了測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的第一示例性實(shí)施例；
[0043]-圖6顯示了測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的第二示例性實(shí)施例；
[0044]-圖7顯示了利用圖6的傳感器實(shí)施的測(cè)量的實(shí)例，
[0045]-圖8顯示了測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的第三示例性實(shí)施例；
[0046]-圖9顯示了測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的第四示例性實(shí)施例；
[0047]-圖10顯示了利用圖9的傳感器實(shí)施的測(cè)量的實(shí)例；
[0048]-圖11顯示了測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的第五示例性實(shí)施例；以及
[0049]-圖12示意性地顯示了測(cè)量系統(tǒng)的電子線路的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1顯示了車輛5，其輪胎8行駛越過(guò)包括磨損測(cè)量系統(tǒng)的外殼6。雖然所述附圖顯示客車，但是所述測(cè)量系統(tǒng)還可以用于任何其他車輛，例如，重型運(yùn)輸車輛或者長(zhǎng)途汽車。當(dāng)輪胎行駛越過(guò)外殼6時(shí)，在無(wú)需停止車輛或者將輪胎從車輛上移除的情況下測(cè)量輪胎8的胎面上的橡膠材料的殘余厚度。
[0051]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的目的之一的外殼12。該外殼呈可以布置在道路上的便攜式組件的形式。該外殼具有基本上梯形的橫截面。所述外殼包括兩個(gè)傾斜部分，即，入口坡道(斜坡)14和出口坡道16。在這兩個(gè)部分之間，存在作為所述外殼的應(yīng)用面的基本上水平的部分18。外殼12的部分18保護(hù)用于進(jìn)行距離測(cè)量的傳感器或者成排的傳感器50。所述外殼的底部或者支承面20抵靠道路地布置并且在系統(tǒng)工作期間賦予所述外殼必要的穩(wěn)定性。外殼12還包括帶有電源的電子線路40。當(dāng)輪胎的接觸區(qū)域托靠在水平部分18上時(shí)，實(shí)施所述測(cè)量。該水平部分是所述外殼的被應(yīng)用于輪胎胎面表面的面。外殼12由其磁性類似于空氣的磁性的非導(dǎo)電材料制成，以避免干擾測(cè)量。
[0052]根據(jù)其他實(shí)施例，所述外殼可以嵌入道路中或者可以具有用于抵靠輪胎的側(cè)壁或者內(nèi)部橡膠元件地應(yīng)用的合適的尺寸和重量。
[0053]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的的測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的工作原理。
[0054]圖3 (a)顯不了具有對(duì)稱軸線和靈敏度A的空心線圈10。如圖3(a)中不意性地顯示，當(dāng)線圈的末端被供以直流電時(shí)，由該裝置發(fā)射的磁場(chǎng)線54在線圈周圍的空氣中延伸。
[0055]如果將作為良好的磁場(chǎng)導(dǎo)體以及差的電導(dǎo)體的、諸如由嵌入兩層低電導(dǎo)率(導(dǎo)電性)的橡膠材料中的平行金屬增強(qiáng)件所構(gòu)成的輪胎胎冠層的金屬增強(qiáng)層14帶向該裝置，則所述場(chǎng)線自然地將試圖穿過(guò)該金屬增強(qiáng)層而非穿過(guò)空氣，因?yàn)榭諝獾拇抛璐笥谒鼋饘僭鰪?qiáng)層的磁阻。可以觀察到，通過(guò)金屬增強(qiáng)層14獲得的磁場(chǎng)線54的局部化。
[0056]結(jié)果是，磁通量密度將在位于線圈10和金屬增強(qiáng)層之間的區(qū)域中增大。
[0057]因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的一個(gè)目的的系統(tǒng)的工作模式利用該物理原理以及為磁阻模式，所以其與由所述磁場(chǎng)源所形成的磁路的不同部分的磁導(dǎo)率以及與利用所述傳感器來(lái)測(cè)量其距尚的物體有關(guān)。
[0058]圖4顯示了可以進(jìn)行輪胎胎面的殘余厚度的測(cè)量的情況。圖4為在測(cè)量系統(tǒng)的外殼上的輪胎的截面圖。
[0059]外殼12保護(hù)用于進(jìn)行距離測(cè)量的傳感器50。傳感器50由磁場(chǎng)源52和敏感元件51形成。在該實(shí)施例中，磁場(chǎng)源52是平行六面體永磁體，并且敏感元件是渦流傳感器(參見(jiàn)圖5)。敏感兀件和磁場(chǎng)源布置在同一平面54中。
[0060]所述外殼的底部20抵靠道路地布置并且在系統(tǒng)工作期間賦予所述外殼必要的穩(wěn)定性。外殼12還包含利用傳感器50進(jìn)行測(cè)量所需的電子線路。
[0061]當(dāng)輪胎8的接觸區(qū)域托靠在外殼12的應(yīng)用面18上時(shí)，實(shí)施所述測(cè)量。
[0062]特別地，輪胎8