AT402716B - Erdungsvorrichtung für ein fahrzeug, insbesondere kraft- oder luftfahrzeug - Google Patents

Description

AT 402 716 B

Die Erfindung betrifft eine Entladungsvorrichtung für ein Fahrzeug, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.

Aus der US-2 686 891 A ist eine Erdungsvorrichtung zur Ableitung statischer Aufladungen gezeigt, welche aus einer Vielzahl von im Inneren eines Reifens eingebetteten Leitungsdrähten besteht, die sich von einer Lauffläche des Reifens in Richtung einer Radachse erstrecken und zu einem radial verlaufenden Ringelement zusammengefaßt sind und mit einer Felge in Leitungsverbindung stehen. Nachteilig ist bei dieser bekannten Lösung, daß die Leitungsdrähte vom Reifenkörper, insbesondere im Bereich der Lauffläche, vollständig umschlossen in diesem eingeformt sind. Durch die eingebetteten Leitungsdrähte ist die Homogenität des Reifenkörpers gestört und dieser nicht so hoch belastbar bzw. früher auszutauschen. Im Falle einer Aufbereitung des Reifens, z.B. durch Runderneuern, wäre es nur mit erheblichem technischen Aufwand möglich, eine neue leitende Verbindung zwischen der Lauffläche des Reifens und dem Fahrzeug herzustellen. Darüberhinaus ist eine nachträgliche Anordnung derartiger Leitungsdrähte in bestehende Reifen ausgeschlossen.

Weiters ist aus der FR-1 309 301 A eine Erdungsvorrichtung zur Ableitung der elektrostatischen Aufladung eines Fahrzeuges bekannt, welche ebenfalls durch eine, als Metallgewebe ausgeführte, im Inneren eines Reifenkörpers angeordnete Leiterbahn gebildet ist. Diese Erdungsvorrichtung kann im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung nur im Zuge der Herstellung des Reifens in diesem angeordnet werden, wodurch eine nachträgliche Anbringung am Reifen unmöglich ist und ebenso kein homogener Reifen hergestellt werden kann.

Aus der US-4 014 418 A ist ein Reifen bekannt, welcher Stromkollektoren aufweist, die ebenfalls im Inneren des Reifens eingebettet sind und über die Strom von einer Schiene zu einer Antriebseinheit eines Fahrzeuges geleitet wird, sodaß es sich hierbei um eine zur Erfindung unterschiedliche Gattung einer Vorrichtung handelt.

Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung von unerwünschten Aufladungen insbesondere von Blechteilen bzw. der Karosserie eines Kraftfahrzeuges an den Fahrachsen bzw. am Chassis desselben Erdungselemente, meist leitende Ketten bzw. Netze oder Bänder aus derartigen Materialien, insbesondere Kupfer oder auch Stahlketten anzuordnen, die eine Erdung der Karosserie bewirken. Nachteilig ist bei diesen leitenden Bändern, insbesondere Gummibändern oder Ketten oder Netzen, daß diese aufgrund des Mitschleifens auf der Fahrbahn einem relativ hohen Verschleiß unterliegen und daher nach kürzester Zeit unwirksam werden. Die bei nichtausreichender Erdung der Karosserie des Kraftfahrzeuges auftretenden Aufladungen sind nicht nur für den Benutzer derartiger Fahrzeuge, falls diese mit der Hautoberfläche der Karosserie zu Nahe kommen, wegen der dabei auftretenden Spitzenentladungen sehr unangenehm, sondern können auch zur Störung von elektronischen Geräten im Kraftfahrzeug führen. Darüber hinaus können sie bei Tankfahrzeugen zu Entzündungen von Treibstoffdämpfen bzw. bei Flugzeugen beim Landevorgang zu Reifenentzündungen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verschleißsicheres Erdungssystem für Kraftfahrzeuge mit rotierenden Reifen zu schaffen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Vorteil dieser relativ einfach erscheinenden Maßnahme liegt darin, daß entsprechend dem Fortschritt der Abnutzung der Lauffläche der Räder die Seitenwände bzw. der Schulterbereich zwischen den Seitenwänden und der Lauffläche bzw. den Laufflächenstollen sich immer im Nahbereich der Fahrbahn befindet. Durch die beim Betrieb eines Fahrzeuges auftretenden Verschmutzungen, insbesondere dem Abrieb von Bremsscheiben, Bremsklötzen und den sonstigen Schmutzpartikeln und insbesondere der Feuchtigkeit auf der Fahrbahn wird auch bei in geringer Distanz hintereinander angeordneten Kontaktflächen eine hochohmige Leitungsverbindung zwischen der Fahrbahn und der Karosserie des Kraftfahrzeuges hergestellt, wodurch der Aufbau von statischen Aufladungen erheblich geringer bzw. überhaupt unterbunden ist.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß während einer Umdrehung des Reifens mehrfach ein Erdkontakt hergestellt wird und dadurch die Erdung des Fahrzeuges mit Sicherheit erzielt wird und andererseits bei einem Abstellen des Fahrzeuges die Wahrscheinlichkeit, daß ein Erdkontakt hergestellt wird, erhöht wird.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Übergangswiderstände zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeuges und der Fahrbahn gering gehalten werden können, wodurch eine ständige, ausreichende Erdung des Fahrzeuges auch bei trockenen Fahrbahnverhältnissen und bei geringem Grad der Verschmutzung sichergestellt ist.

Eine weitere Ausführungsvariante beschreibt Patentanspruch 2. Vorteilhaft ist dabei, daß die Leiterbahn in einfacher Weise auf die Oberfläche des Reifens ohne Montagevorgang oder Werkstättenaufenthalt aufgebracht werden kann und dadurch auch während des Betriebes, beispielsweise bei Abnutzungen aufgrund von Reibungen des Reifens an Gehsteigkanten oder dlg. mit einfachen Mitteln wiederhergestellt 2

AT 402 716 B oder auch vom Benutzer selbst aufgetragen werden kann.

Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 3, da derartige Kunststoffe ein großes Haftvermögen auf den unterschiedlichsten Materialien und eine hohe Elastizität aufweisen, sodaß ein Abblättern der Lackschicht von der Seitenwand des Reifens zuverlässig vermieden ist. Dadurch wird eine lange Haltbarkeit der Entladungsvorrichtung sichergestellt.

Bei der Weiterbildung nach Patentanspruch 4 ist von Vorteil, daß durch die Verwendung zusätzlicher Fasern bzw. Fäden aus leitenden Materialien wie Kohlenstoff oder Metall die Leitfähigkeit der Leiterbahn in einfacher Weise an gewünschte Werte angepaßt werden kann.

Es ist auch eine Ausbildung nach Patentanspruch 5 von Vorteil, da insbesondere bei der Anordnung der Leiterbahnen auf den einander zugewandten Oberflächen der Reifen die Haltbarkeit der Leiterbahnen erhöht werden kann, während bei der Anordnung der Leiterbahnen auf beiden Oberflächen eine bessere Erdung erzielt werden kann. Die Anordnung der Leiterbahnen auf den voneinander abgewendeten Oberflächen der Reifen einer Fahrachse ermöglicht ein leichteres nachträgliches Ausbessern und Aufträgen der Leiterbahnen auch bei montierten Reifen.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Entladungsvorrichtung in Seitenansicht und stark vereinfachter schematischer Darstellung; Fig. 2 den Reifen des Fahrzeuges nach Fig. 1 in Stirnansicht, geschnitten, gemäß den Linien ll-ll in Fig. 1; Fig. 3 einen Reifen des Fahrzeuges nach Fig. 1 in Stirnansicht, geschnitten, gemäß den Linien lll-lll in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches über Räder 2, 3 von Fahrachsen 4, 5 auf einer Fahrbahn 6 abgestützt ist.

Wie besser aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die auf den Fahrachsen 4, 5 angeordnete Karosserie 7 mit der Fahrachse 5 über ein leitendes Verbindungselement 8 elektrisch leitend verbunden.

Auf einem Reifen 9 des Rades 3 ist auf einer äußeren Oberfläche 10 im Bereich von Seitenwänden 11 eine Leiterbahn 12 angeordnet. Diese Leiterbahn 12 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von in geringerem Abstand voneinander in etwa radialer Richtung zu den Fahrachsen 4, 5 am Reifen 9 angeordneten Leitflächen 13. Eine Distanz 14 zwischen den einzelnen Leitflächen 13 ist kleiner als 10 mm, bevorzugt zwischen 1 bis 5 mm.

Wie nun schematisch durch gewellte Pfeile 15 gezeigt ist, baut sich über diese Leitflächen 13 eine Leitungsverbindung zwischen einem Wulstbereich 16 zwischen einer Feige 17 und dem Reifen 9 bis in den Bereich einer auf der Fahrbahn 6 aufliegenden Lauffläche 18 bzw. Laufflächenstollen 19 des Reifens 9 auf bzw. bis zu einem Schulterbereich 20 zwischen den Seitenwänden 11 und der Fahrbahn 6 auf.

Wie schematisch eingezeichnet, werden durch Schmutzpartikel 21 im Bereich der Oberfläche des Reifens 9 elektrisch leitende Verbindungen 22 über die Distanzen 14 hinweg hergestellt, sodaß aufgrund der dauernden Erdung des Kraftfahrzeuges 1 kein Potential im Bereich der Karosserie 7 aufgebaut werden kann.

Dabei ist zu bedenken, daß durch die Reifen 9 eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges 1, z.B. eines Personenkraftwagens oder eines Tanklastfahrzeuges, die als Bandgenerator wirken, in Abhängigkeit von der Kapazität der Karosserie 7 statische Aufladungen bis über 30000 Volt aufgebaut werden können. Während diese statischen Aufladungen bei Personenkraftfahrzeugen sich vor allem dadurch störend auswirken, daß der Benutzer bei der Berührung des Fahrzeuges, insbesondere der Türschnalle einen elektrischen Schlag erhält, kann diese statische Aufladung und die bei einem momentanen Erdschluß auftretende Spitzenentladung und die damit einhergehende Funkenbildung zu gefährlichen Betriebszuständen, insbesondere bei Tankfahrzeugen beim Betanken bzw. Auffüllen führen.

Besonders gefährlich ist diese Situation bei Flugzeugen. Es ist daher immer erforderlich, daß die Tankfahrzeuge und Flugzeuge jeweils ordnungsgemäß geerdet werden, bevor Wartungsarbeiten begonnen oder Umpumpvorgänge vorgenommen werden können.

Eine weitere Gefahr kann bei Flugzeugen, insbesondere auch beim Landen entstehen, da durch die statischen Aufladungs- und Entladungsvorgänge Reifenbrände bei den Fahrwerken der Flugzeuge ausgelöst werden können, die die Sicherheit der Fluggäste gefährden.

Aus diesem Zweck kann es sich nun auch als vorteilhaft erweisen, daß anstelle der auf den einander abgewendeten Seitenwänden 23 angeordneten, die Leiterbahn 12 bildenden Leitflächen 13, wie auf den einander zugewendeten Seitenwänden 24 des Reifens 9 in Fig. 2 gezeigt, die Seitenwände 11 bzw. die gesamte Seitenwand 24 mit einer eine Leiterbahn 25 bildenden Beschichtung versehen sein kann. Diese Leiterbahn 25 kann sich von der Lauffläche 18 bzw. des Laufflächenstollens 19 bis in den Bereich der Felgen 17 erstrecken. 3

Claims (4)

1. AT 402 716 B Wie weiters in Fig. 3 gezeigt ist, können über den Umfang eines Reifens 9 des Rades 2 der Fahrachse 4 verteilt - wie beispielsweise an der Seitenwand 23 gezeigt - mehrere Leiterbahnen 26, 27 und 28 angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 4 Leiterbahnen 26 bis 28 angeordnet, die wie jeweils um einen Winkel von 90*, wie in Fig. 1 dargestellt, über den Umfang des Reifens 9 verteilt sind. Um nunmehr an jeder beliebigen Stelle oder während des gesamten Abrollvorgangs eine Erdung des Reifens 9 sicherstellen zu können, ist es überdies möglich, die einzelnen Leiterbahnen 26 bis 28 über eine umlaufende Leiterbahn 29, wie besser in Fig. 1 ersichtlich, die die einzelnen radial verlaufenden Leiterbahnen 26 bis 28 miteinder verbindet, anzuordnen. Weiters ist bei der Leiterbahn 26 auf den Seitenwänden 23 und 24 angedeutet, daß in die Leiterbahn 26 bzw. in dem diese bildenden Kunststoff 30, z.B. ein Duroplast mit einem makromolekularen Aufbau, Fasern 31 bzw. Fäden 32 aus Karbon oder Metall angeordnet sein können. Besonders empfiehlt sich hierbei ein Kunststoff, z.B. eine Acrylat mit zumindest zum Teil vernetzten Polymeren, welche eine hohe Leitfähigkeit und einen geringen Übergangswiderstand aufweisen. Besonders vorteilhaft ist, wenn dieser Kunststoff als elektrischer Leitlack, beispielsweise durch Füllung mit leitenden Partikeln, wie Kohlenstoff, gebildet ist. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung stellte die Verwendung eines als Halbleiter wirkenden Kunststoffes 30 dar, da dieser zusätzlich die Funktion einer Diode, also die Richtung der Auf- und Entladung beeinflussen kann. Die Fasern 31 bzw. Fäden 32 können dabei in den leitenden Kunststoff 30 eingebettet sein, bzw. zwischen diesem und den Seitenwänden 23, 24 der Reifen 9 angeordnet sein. Selbstverständlich ist es möglich, diese Fasern 31 bzw. Fäden 32 bei allen der dargestellten Ausführungsvarianten einzusetzen, beispielsweise auch, um die einzelnen Leitflächen 13 der Leiterbahn 12 über die Distanz 14 hinweg zu kontaktieren, bzw. diese auch in der Leiterbahn 29 umlaufend auf den Reifen 9 der Räder 2 und 3 einzulegen. Je höher die Gefahr einer statischen Aufladung ist bzw. je höher die Relativgeschwindigkeit der Räder 2, 3 gegenüber der Karosserie 7 ist, umso größer sollte die Kontaktfläche zwischen den Seitenwänden 23, 24 der Reifen 9 und der Fahrbahn 6 sein. Selbstverständlich ist auch die Anzahl der radial auf den Seitenwänden 23, 24 angeordneten Leiterbahnen 12 und 26 bis 28 frei wählbar. Es ist unter anderem auch möglich, die gesamte Seitenwand 23 und/oder 24 mit einem Raster aus leitenden Streifen zu überziehen. Patentansprüche 1. Erdungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßen- oder Luftfahrzeug, mit einem Aufbau aus Metall und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff, welcher über Fahrachsen sowie über durch die Fahrachsen miteinander verbundene Fahrzeugräder bzw. deren aus Gummi bzw. Kunststoff bestehende, auf Felgen montierte Reifen auf einer Fahrbahn abgestützt ist, wobei die Reifen eine Leitvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ladungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung mehrere Leiterbahnen (12 bzw. 25 bis 29) oder um eine Distanz (14), die kleiner als 10 mm, bevorzugt 1 bis 5 mm, ist, voneinander beabstandete Leitflächen (13) aufweist, die auf einer äußeren Oberfläche (10) am Reifenmantel, insbesondere im Bereich der Seitenwände (11) des Reifens (9), in im wesentlichen radialer Richtung angeordnet sind und sich vom die Feige (17) berührenden Wulstbereich (16) bis zum Schulterbereich (20) des Reifens (9) erstrecken, wobei die aus einem elektrisch leitenden Kunststoff ausgebildeten Leiterbahnen (26 bis 29) insbesondere radial zum Achsmittelpunkt der das Rad (2, 3) lagernden Fahrachse (4, 5) ausgerichtet sind.
2. 2. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn(en) (12 bzw. 25 bis 29) durch einen elektrisch leitenden Lack gebildet ist.
3. 3. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Kunststoff (30) ein Duroplast mit einem makromolekularen Aufbau, z.B. ein Acrylat, mit zumindest zum Teil vernetzten Polymeren mit einer hohen Leitfähigkeit und einem geringen Übergangswiderstand ist.
4. 4. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Schichte aus leitendem Kunststoff (30) und/oder zwischen dieser und der Seitenwand (23, 24) des Reifens (9) Fasern (31) bzw. Fäden (32) aus Karbon- oder Metall angeordnet sind. 4 AT 402 716 B Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (12, 25 bis 29) auf den einander zugewendeten Seitenwänden (24) der auf einer Fahrachse (4, 5) angeordneten Reifen (9) oder auf den voneinander abgewendeten Seitenwänden (23) der Reifen (9) einer Fahrachse (4, 5) angeordnet sind. Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Reifen (9) im Schulterbereich (20) zwischen den Seitenwänden (23, 24) und der Lauffläche (18) bzw. einem Laufflächenstollen (19) eine in Umfangsrichtung verlaufende Leiterbahn (29) angeordnet ist, die mit der oder den radial zwischen dem Wulstbereich (16) der Feige (17) und der Lauffläche (18) verlaufenden Leiterbahnen (26 bis 28) in Kontakt steht. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5