[发明专利]用于测量轮胎的内衬层的厚度的系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量橡胶层的厚度的系统，更具体而言，涉及轮胎胎面上的剩余橡胶的厚度的测量。

背景技术

已知，充气轮胎的胎面，或者更简单地说，轮胎的胎面都具有胎面花纹，而无论其是否是装配在客运车辆、重型货运车辆、土木工程车辆或其他车辆上，所述胎面花纹尤其包括由各种主要、纵向、横向或甚至倾斜的凹槽所界定的花纹元素或基本块，这些基本块可能还包括各种缝隙或胎纹沟。这些凹槽形成了旨在在行驶于潮湿地面上时排水的通道，并且限定了花纹元素的前缘。

当轮胎尚新时，胎面的深度最大。该初始深度可能根据所考虑的轮胎的类型而变化，也可能根据其用途而变化；例如，“冬季”轮胎所具有的花纹深度一般大于“夏季”轮胎所具有的花纹深度。当轮胎已磨损时，花纹的基本块的深度减少，而且这些基本块的硬度增加。基本花纹块的硬度的增加会导致轮胎某些性能特性(例如，在潮湿地面上的抓地力)下降。当花纹中的通道的深度减少时，排水能力也显著下降。

因此，希望能够监控轮胎胎面的磨损的程度。

该监控通常通过用户或技师对胎面的视觉观察而完成，该观察可进行或者不进行使用深度计的实际测量。然而，该观察并不是很容易完成，尤其是对于更难以接近的后胎，而且，其也不是非常精确。

已经提出了很多种将轮胎胎面花纹的深度的测量自动化的方案。这样的设备可以放置在车辆于其上行驶的道路上。这些设备通常以两种技术工作，其或者基于具有相机或激光的光学系统，或者基于涡电流。

基于光学系统的系统是昂贵的，该系统还必须嵌入道路中，而且需要定期维护。此外，测量还受制于污染以及水、泥、雪等的存在或喷溅而导致的干扰。

文献US7,578,180B2和WO2008/059283提出了用于测量轮胎胎面的厚度的系统，该系统包括，对于轮胎胎冠加固部中的激励磁场所产生的涡电流敏感的传感器。这些系统放置在道路上。

然而，这些测量系统并不完全令人满意，因为其对于轮胎胎冠的电导性很敏感，而轮胎胎冠的电导性本身在不同的轮胎间又是不同的，而且还根据轮胎磨损程度而变化。已经发现，这些测量不够精确，而且不够敏感。

发明内容

本发明的一个主题是用于测量轮胎的橡胶材料层的厚度的系统，该层包括结合至相邻的加固部的面以及接触空气的自由面，该加固部由至少一种磁导率大于空气的磁导率的材料制成，该系统包括壳体和传感器，该壳体的施加面旨在接触该层的自由面，该传感器放置在壳体中并且能够测量该橡胶材料层的结合的面与自由面之间的距离d。该系统的特征在于，该传感器包括交变磁场源以及相邻的感测元件，该源是线圈，而且该感测元件是传感器，该传感器的输出信号取决于局域感应磁场的幅值，该系统的特征还在于，源线圈的激励功率和频率使得，在相邻的加固部与源线圈之间感应出的磁场的强度随着距离d减小而增加。

根据本发明的一个主题，该测量系统的传感器的益处有，以磁阻模式工作，从而相比于在对于涡电流敏感的模式下工作的相似的传感器，对于给定的功率具有更低的线圈激励频率。应当注意，对于通常的轮胎胎冠加固部(其由嵌入几乎不导电的橡胶材料中的金属加固件制成)，在这些工作条件下，不会检测到涡电流，或仅检测到很弱的涡电流。

在磁阻模式下的测量还利用了相邻的加固部的磁导率，并且已经发现，在磁阻模式下的测量对于距离d的任何变化都提供了很高的测量敏感性。

优选的是，感测元件是选自霍尔效应传感器和磁阻传感器的传感器。

霍尔效应传感器利用了下述半导体特性：当电流穿过半导体并且向半导体施加了垂直于所述电流的流动方向的磁场时，产生与所施加的磁场成比例的电压，并且这可以在该场的方向上测量。测量该电压则可以估计半导体所处的磁场的强度。

磁阻传感器利用了下述半导体所具有的特性：在半导体处于磁场中时，其显示出改变的电阻。通过向这样的材料通入已知电流，并且测量该材料的端口的电压，则可以估计磁阻材料所处的磁场的强度。

根据一个优选的实施方案，感测元件位于源线圈与壳体的施加面之间。

在该实施方案中，随着距离d减小，感测元件所测量出的感应磁场强度增加。

在另一实施方案中，源线圈位于感测元件与施加面之间。

在该实施方案中，随着距离d减小，感测元件所测量出的感应磁场强度减小。

感测元件和源线圈还可以相邻地设置，并且与壳体的施加面相距基本相同的距离。

在该实施方案中，随着距离d减小，感测元件所测量出的感应磁场强度也减小。