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Dokumentenidentifikation DE3519341A1 04.12.1986
Titel Magnetoresistiver Sensor
Anmelder Coesfeld, Dieter, 3502 Vellmar, DE
Erfinder Coesfeld, Dieter, 3502 Vellmar, DE;
Stahl, Jürgen, Ing.(grad.), 6000 Frankfurt, DE;
Stößer, Klaus, Dipl.-Ing., 6238 Hofheim, DE;
Scondo, Ludwig, 6000 Frankfurt, DE
Vertreter Schulze, I., Dipl.-Chem.; Gutscher, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 6900 Heidelberg
DE-Anmeldedatum 30.05.1985
DE-Aktenzeichen 3519341
Offenlegungstag 04.12.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.12.1986
IPC-Hauptklasse G01L 9/14
IPC-Nebenklasse G01D 5/20   B60C 23/02   

Beschreibung[de]

Magnetoresistiver Sensor

Die Erfindung betrifft einen magnetoresistiven Sensor mit Formierungsmagnet für einen Anzeigekreis, insbesondere zur Verwendung bei der Überwachung des Reifendruckes von sich drehenden Fahrzeug-Doppelreifen, denen je eine einen Messmagneten aufweisende, an einem dem Sensor zugekehrten Felgenhorn des Fahrzeugrades montierbare Druckmessdose zugeordnet ist, wobei im Sensor vier Sensorelemente als Wheatstone-Brücke zusammengeschaltet und zwei Sensorelemente-Paare mit komplementärem Verhalten eingesetzt und die beiden jeweils gleichen Sensorelemente-Paare diagonal angeordnet sind.

Die Überwachung des Reifendruckes von. sich drehenden Fahrzeugreifen ist für die Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeuges von grosser Bedeutung. Es ist hierfür eine Druckmessdose entwickelt worden, deren Innenraum durch eine flachkonische Membran in zwei Kammern geteilt und die in der Dose druckdicht gehalten ist. In einem zylindrischen Ansatz der Membran ist ein Messmagnet gehalten. Eine Kammer der Druckmessdose wird mit dem gewünschten Solldruck des Fahrzeugreifens beaufschlagt.

Danach wird die Druckmessdose am Felgenhorn des Fahrzeugreifens montiert, die zweite Kammer am Ventil des Reifens angeschlossen und dabei das Druckgleichgewicht in den beiden Kammern der Dose hergestellt. Bei einem Druckabfall im angeschlossenen Fahrzeugreifen ändert sich auch der Druck in der zweiten, mit diesem Reifen verbundenen Kammer der Druckmessdose, wobei dann die Membran und mit dieser der Messmagnet verschoben wird. Der Druckmessdose ist ein mit einem Terminal zusammenwirkender magnetoresistiver Sensor zugeordnet, derart, dass die Änderung des Magnetfeldes des aus einem Dauermagneten mit hoher Temperaturstabilität und grosser Koerzitivfeldstärke bestehenden Messmagneten der Druckmessdose das Formierungsmagnetfeld des Sensors beeinflusst. Bei Überschreiten bzw.

Unterschreiten eines Schwellenwertes der Reifendruckänderung werden die Druckverhältnisse in der Druckmessdose verändert, wobei der Messmagnet seine Position in Bezug zum Formierungsmagnetfeld des Sensors verändert. Bei Druckabfall wird daher der Messmagnet in der Druckmessdose von dem ihm zugeordneten Sensor wegbewegt, dieser spricht auf die vom Weg des Messmagneten abhängige lineare Magnetfeldänderung an und liefert ein Signal, das im Terminal angezeigt wird.

Die Reifendrucküberwachung mit einer solchen Druckmessdose und die Signalübermittlung mit einem Sensor erfolgt zuverlässig. Bei Doppel- oder Zwillingsreifen kann jedoch nicht erkannt werden1 in welchem Reifen die Druckänderung aufgetreten ist. Diese Schwierigkeit macht die Arbeit der Druckmessdose unvollkommen.

Aufgabe der Erfindung war est einen Sensor zu schaffen, der im Zusammenwirken mit einer einen Messmagneten aufweisenden Druckmessdose erkennen lässt1 in welchem der Zwillingsreifen eine Druckänderung aufgetreten ist.

Diese Aufgabe wird durch einen magnetoresistiven Sensor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Paar identische Sensoren kombiniert sind, wobei ein Sensor Nordpolformiert und der andere Sensor Südpol-formiert ist, und die mit den Sensoren zusammenwirkenden Messmagnete der für die Fahrzeugreifen bestimmten Druckmessdosen so gerichtet sind, dass der eine Messmagnet dem Nordpol-formierten Sensor und der andere Messmagnet dem Südpol-formierten Sensor zugeordnet ist.

Die Stärke der Messmagneten in jeder Druckmessdose sowie der Abstand der Messmagneten zu den kombinierten Sensoren sind auf die Stärke der Formierungsmagnetfelder abgestimmt.

Eine so aufgebaute Kombination aus zwei identischen Sensoren mit entgegengesetzter Formierung und die entsprechende Zuordnung der gegensätzlich orientierten Messmagnete brachte die Lösung des Problems, nämlich die Möglichkeit, eine Druckänderung in einem Fahrzeugreifen nicht nur zu erkennen, sondern auch tatsächlich den Fahrzeugreifen zu lokalisieren.

Die Beeinflussung des einen Formierungsmagnetfeldes erfolgt nur durch den ihm zugeordneten Messmagneten, während das andere Formierungsmagnetfeld völlig unangetastet bleibt.

Dabei ist es gleichgültig, in welcher Richtung das Fahrzeugrad dreht.

Die Erfindung wird anhand schematischer Darstellungen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig 1 eine schematische perspektivische Ansicht eins bekannten Sensors; Fig. 2 eine schematische Ansicht einer möglichen Anordnung der einzelnen Sensoren in einem Sensoren-Paar; Fig. 3 eine zweite Möglichkeit der Anordnung der Sensoren in einem Sensoren-Paar; Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Sensoren-Paares, das gegen einen angedeuteten mit zwei Messmagneten bestückten Fahrzeugreifen gerichtet ist;-Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Zwillingsreifens mit angedeuteter Anordr n Druckmessdosen und Sensoren-Paar.

Ein als Grundelement verwendeter Sensor 1, wie er sich für den erfindungsgemässen. Einsatz eignet, ist bekannt. Fig. 1 zeigt schematisch einen solchen Sensor 1, der eine Vollbrückenschaltung darstellt. Er besteht aus vier Sensorenelementen, die als Wheatstone-Brücke 3 zusammengeschaltet sind, wobei zwei Sensorelemente-Paare mit komplementärem Verhalten verwendet sind. Die beiden jeweils gleichen Sensorelemente sind diagonal angeordnet. Von der Brücke gehen Anschlussfüsse 4 aus. Dem Sensor ist ein Formierungsmagnet zugeordnet, der jedoch in Fig. 1 nicht gezeigt ist. Durch die Pfeile M ist aber das Messfeld und durch die Pfeile F das Formierungsmagnetfeld angedeutet.

Erfindungsgemäss werden nun zwei solcher Sensoren. 1 und 2 zu einem Sensoren-Paar kombiniert und so zueinander angeordnet, dass der eine Sensor durch seinen Formierungsmagneten 61 Nordpol-formiert und der andere Sensor 2 durch seinen Formierungsmagneten 62 Südpol-formiert ist, Fig. 2 zeigt nebeneinander angeordnete Sensoren 1 und 2> bei denen die ormlerungsmagneten 61 und 62 nebeneinander in einer Geraden liegen. Eine andere Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt, bei der die Formierungsmagneten 61 und 62 um 180° versetzt sind.

Im jedem Fall ist aber die Formierung Nord-Süd/Süd-Nord, d.h. die Linien der Magnetfelder verlaufen gegenläufig.

Ein solcher Doppel-Sensor arbeitet mit Druckmessdosen zusammen, die als Reifendruckmessgeräte zuverlässig und präzise arbeiten.

Wie bereits erwähnt ist ein wesentlicher Bestandteil einer solchen Druckmessdose der membrangesteuerte Messmagnet in einer Druckdose, deren geteilter Innenraum mit dem Ventil eines Fahrzeugreifens verbunden und mit dem Solldruck des Reifens beaufschlagt ist. Für jeden Sensor 1 und 2 im Sensor-Paar ist eine Druckmessdose 7 bzw.8 vorgesehen.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der beiden Sensoren 1 und 2 in Bezug zu einem Fahrzeugreifen 10, der durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.

Die beiden Sensoren 1 und 2 sind in einem Gehäuse 20 eingesetzt und mit ihren Anschlussfüssen 4 jeweils an elektronische Schaltungen, angedeutet bei 51 und 52, angeschlossen.

Diese Schaltungen sind für die Verarbeitung der von. dem jeweiligen Sensor 1 bzw. 2 gelieferten Signale ausgelegt.

Dem Sensor 1 ist ein Formierungsmagnet 61 N/S und dem Sensor 2 ist ein Formierungsmagnet 62 S/N zugeordnet.

Am gestrichelt angedeuteten Fahrzeugreifen 10 sind radial gegenüberliegend Messmagnete M7 und M8 von Druckmessdosen (nicht dargestellt) gezeigt, und zwar in ihrer Ausrichtung zu den Sensoren 1 und 2. Dem Nordpol-formierten Sensor ist der Messmagnet M7 und dem Südpol-formierten Sensor 62 ist der Messmagnet M8 zugeordnet. Das bedeutet, dass in den Druckmessdosen 7 und 8 für Zwillingsreifen Messmagnete mit entgegengesetzter Polung verwendet werden. Beim Drehen des Fahrzeugreifens 10 durchqueren die Magnetfelder der Messmagneten M7 und M8 die Magnetfelder der formierten Sensoren 1 und 2. Die Stärke der Messmagneten M7 und M8 sowie deren Abstand zu den ihnen zugeordneten kombinierten Sensoren 1 und 2 sind auf die Stärke der Formierungsfelder F der Sensoren abgestimmt. Daraus folgt, dass bei einem bestimmten Solldruck der Fahrzeugreifen und bei Druckgleichgewicht in den Druckmessdosen 7 und 8 keine Änderungen der einander kreuzenden Magnetfelder auftreten. Tritt jedoch in einem Reifen ein Druckabfall auf und überschreitet dieser einen bestimmten Schwellenwert, verändert der Messmagnet der an diesem Reifen angeschlossenen Druckmessdose seine Position zu dem ihm zugeordneten Sensor, wodurch das Formierungsmagnetfeld beeinflusst wird. Daraufhin spricht der Sensor an und übermittelt über seine elektronische Schaltung ein entsprechendes Signal an ein Terminal. Auf diese Weise kann leicht ermittelt werden, in welchem der beiden Reifen eine Störung vorliegt. Die Anordnung der Sensoren 1 und 2 und deren Zuordnung zu den Druckmessdosen 7 und 8 machen das System drehrichtungsunabhängig.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Innenreifen 10 und einen Aussenreifen 11 eines an einer Achse 9 gelagerten Zwillingsreifenpaares. Am Felgenhorn 12 des Innenreifens 10 sind radial gegenüberliegend die beiden Druckmessdosen 7 und 8 befestigt. Die Druckmessdose 7 ist über eine Leitung 13 am Ventil 16 des Aussenreifens 11 angeschlossen. Die Leitung 13 führt selbstverständlich nicht wie dargestellt aussen um den Innenreifen 10. Es soll hier nur schematisch der Anschluss gezeigt werden Die zweite Druckmessdose 8 ist über eine Leitung 14 am Menti '5 des rnnenreifens 10 angeschlossen. Am. Chassis 17 des Fahrzeugt ist das Sensorenpaar S mit seinen beiden Sensoren 1 und 2 starr befestigt, derart, dass die beiden am Felgenhorn 12 des Innenreifens 10 befestigten Druckmessdosen 7 und 8 in einem bestimmten Abstand vor den Sensoren 1 und 2 vorbeibewegt werden. Dieser Abstand richtet sich nach der Stärke der Messmagneten in den Druckmessdosen sowie nach der Stärke der Formierungsmagnetfelder.


Anspruch[de]

ANSPRÜCHE - Magnetoresistiver Sensor mit Formierungsmagnet für einen Anzeigekreis, insbesondere zur Verwendung bei der überwachung des Reifendruckes von sich drehenden Fahrzeug-Doppelreifent denen je eine einen Messmagneten aufweisende, an einem dem Sensor zugekehrten Felgenhorn des Fahrzeugrades montierbare Druckmessdose zugeordnet ist, wobei im Sensor vier Sensorelemente als Wheatstone-Brücke zusammengeschaltet und zwei Sensorelemente-Paare mit komplementärem Verhalten eingesetzt und die beiden jeweils gleichen Sensorelemente-Paare diagonal angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Paar identische Sensoren (1, 2) kombiniert sind, wobei ein Sensor (1) Nordpol-formiert und der andere Sensor (2) Südpol-formiert ist, und die mit den Sensoren (1 2) zusammenwirkenden Messmagnete (M7 M8) der für die Fahrzeugreifen bestimmten Druckmessdosen (7, 8) so gerichtet sind, dass der eine Messmagnet (M7) dem Nordpol-formierten Sensor (1) und der andere Messmagnet (M8) dem Südpol-formierten Sensor (2) zugeordnet ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Messmagneten (M7, M8) in jeder Druckmessdose (7, 8), sowie der Abstand der Messmagneten (M7, M8) zu den kombinierten Sensoren (1, 2) auf die Stärke der Formierungsmagnetfelder (F) abgestimmt sind.







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