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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen, ein Fahrzeug mit zumindest einem daran montierten Fahrzeugluftreifen sowie ein Verfahren zum Überprüfen der Ableitfähigkeit von elektrischem Strom von einer Karosserie eines Fahrzeugs über dessen Fahrzeugluftreifen.
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In Hybrid- und Elektrofahrzeugen wird bekanntermaßen eine Hochvoltbatterie unter anderem zum Antrieb der in dem Fahrzeug verwendeten Elektromotoren und zur Versorgung der Leistungselektronik verwendet. An den mit der Hochvoltbatterie elektrisch verbundenen Leitern und Hochleistungs-Elektronik liegen dabei oftmals Spannungen im Bereich von etwa 300 bis 600 V an. Die elektrische Spannung einer Hochvoltbatterie und damit verbundener elektrischer Leiter und Verbraucher ist somit so hoch, dass ein direkter Kontakt von Menschen mit stromführenden Elementen der Hochvoltbatterie und/oder daran angeschlossenen Bauelementen tödliche Folgen haben könnte. In außergewöhnlichen Situationen, wie beispielsweise einem Unfall, können die elektrischen Leiter und Verbraucher beschädigt werden, was zur Folge haben kann, dass eine direkte oder indirekte elektrische Verbindung zwischen der Hochvoltbatterie und der Karosserie hergestellt wird. Eine solche Situation würde sowohl für die Insassen als auch für Rettungskräfte eine womöglich lebensgefährliche Bedrohung darstellen.
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Vor diesem Hintergrund sind Systeme entwickelt worden, die beispielsweise im Falle eines Unfalls die elektrische Verbindung zwischen einer Hochvoltbatterie und daran elektrisch angeschlossenen Leitern und Verbrauchern trennen. Hierzu werden geeignete Sensoreinrichtungen verwendet, durch die eine Kollision des Fahrzeugs detektiert werden kann, und im Falle einer Kollision wird dann entweder die Hochvoltbatterie elektrisch von den Leitern und Verbrauchern getrennt, oder es werden die Verbraucher (wie z. B. die bereits erwähnten Elektromotoren, Hochleistungs-Elektronik) selbst abgeschaltet.
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Diese Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass sie einen vergleichsweise hohen technischen Aufwand (Sensorik, Abschaltvorrichtungen, Warnvorrichtungen, etc.) erfordern. Aufgrund dieses hohen technischen Aufwands und der damit verbundenen Komplexität sind die bekannten Lösungen zum einen vergleichsweise teuer und können zum anderen in einem „worst case” Szenario versagen. Im Versagensfall kann beispielsweise die Karosserie eines Fahrzeugs elektrisch aufgeladen werden, wodurch Insassen und Rettungspersonal gefährdet würden. Oder es könnte durch eine elektrisch aufgeladene Karosserie die Funktionstüchtigkeit von Steuergeräten und Infotainment-Geräten (wie beispielsweise ein Radiogerät) verringert oder gar ganz außer Kraft gesetzt werden. Auch könnte durch elektrisch aufgeladene Elemente eines Fahrzeugs Funkenbildung verursacht werden, was je nach Umgebung und Situation zu weiteren unberechenbaren Konsequenzen führen könnte (z. B. Auslösen von Bränden oder Explosionen).
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lösung bereitzustellen, mit der auf einfache und sichere Weise eine Ableitung von elektrischem Strom von der Karosserie eines Fahrzeugs erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Fahrzeugluftreifen gemäß Anspruch 1, das Fahrzeug gemäß Anspruch 6 sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugluftreifen für ein Fahrzeug mit zumindest einer luftundurchlässigen Schicht, einer radial außen befindlichen Lauffläche, Seitenwänden und einer Festigkeitsträger enthaltenen Karkasse vorgeschlagen, wobei die Festigkeitsträger Metalldrähte und/oder ein Metallnetz sind oder aufweisen. Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldrähte und/oder das Metallnetz elektrisch mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbindbar sind/ist, und der Fahrzeugluftreifen weitere elektrisch leitfähige Elemente aufweist, die elektrisch mit den Metalldrähten und/oder dem Metallnetz verbunden sind und sich durch die Lauffläche hindurch bis zur Außenseite der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens erstrecken.
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Durch den erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen wird die Sicherheit für Passagiere eines Fahrzeugs und für Rettungspersonal in Bezug auf die Gefahr durch das Hochvolt-System erheblich erhöht. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich weiter dadurch aus, dass die vorgeschlagene technische Lösung ein extrem geringes Ausfallrisiko aufweist und gleichzeitig mit einem niedrigen Kostenaufwand realisierbar ist.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthalten die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente in dem Fahrzeugluftreifen elektrisch leitfähigen Kohlenstoff oder bestehen aus ihm.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente in radialer Richtung oder in spiralförmiger Weise von der Karkasse und durch die Lauffläche bis hin zur Außenseite der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn sich die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente netzförmig von der Karkasse und durch die Lauffläche bis hin zur Außenseite der Lauffläche des Fahrzeugluftreifens erstrecken. Auch kann erfindungsgemäß die Menge an Metall in den Metalldrähten und/oder dem Metallnetz und/oder die Menge an weiteren elektrisch leitfähigen Elementen im Fahrzeugluftreifen in Abhängigkeit von einer Batteriekapazität einer Hochvoltbatterie des Fahrzeugs gewählt sein.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls ein Fahrzeug mit einem daran montierten erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen. Und das erfindungsgemäße Verfahren zum Überprüfen der Ableitfähigkeit von elektrischem Strom von einer Karosserie eines Fahrzeugs über dessen Fahrzeugluftreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erfindungsgemäßes Fahrzeug bereitgestellt wird, und der elektrische Widerstand und/oder die elektrische Leitfähigkeit zwischen der Karosserie und dem Untergrund, auf dem der Fahrzeugluftreifen des Fahrzeugs aufliegt, gemessen werden/wird.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Die Figur zeigt rein schematisch einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
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Die Figur zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens 1 für ein Fahrzeug. Derartige Reifen weisen zumindest eine, in der vorliegenden Figur nicht explizit dargestellte luftundurchlässige Schicht auf, die üblicherweise an der Innenseite der Karkasse 4 angeordnet ist. Weiter weist der Fahrzeugluftreifen 1 eine radial außen befindliche Lauffläche 2 auf, die üblicherweise aus Gummi besteht oder diesen enthält. Die Lauffläche 2 weist bei handelsüblichen Fahrzeugluftreifen 1 ein Profil in Form von Vertiefungen auf, die in der Figur aus Gründen der Einfachheit der Darstellung nicht gezeigt sind. Die Seitenwände 3 bestehen üblicherweise ebenfalls aus Gummi oder enthalten diesen. Die Karkasse 4 enthält Festigkeitsträger, wobei die Festigkeitsträger im erfindungsgemäßen Beispiel Metalldrähte und/oder ein Metallnetz sind oder aufweisen.
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Weitere Elemente von handelsüblichen Fahrzeugluftreifen, wie beispielsweise eine zwischen Lauffläche 2 und Karkasse 4 angeordnete Gürtellage, Bandagen, etc. sind in der Figur der Einfachheit nicht eingezeichnet. Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen 1 kann jedoch sämtliche Elemente enthalten, die üblicherweise bei Fahrzeugluftreifen vorhanden sind.
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Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger in Form von Metalldrähten und/oder einem Metallnetz elektrisch mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbindbar sind/ist. Dies kann – ohne dass die vorliegende Erfindung hierauf beschränkt wäre – beispielsweise dadurch erfolgen, dass mittels elektrischer Leiter 6 die Festigkeitsträger über eine – in der Figur nicht gezeigte – Felge elektrisch verbunden werden, und die Felge dann über eine weitere elektrische Verbindung elektrisch mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden wird. Eine weitere Möglichkeit wäre eine elektrische Verbindung der Metalldrähte oder des Metallnetzes mit anderen Bestandteilen des Fahrwerks. Die Art und Weise, wie die in der Karkasse vorhandenen Metalldrähte oder das dort vorhandene Metallnetz letztendlich mit der Karosserie des Fahrzeugs elektrisch verbunden wird, spielt für die vorliegende Erfindung keine entscheidende Rolle. Es kann daher jede einem Fachmann bekannte und geeignete Art und Weise gewählt werden.
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Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen 1 ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass er weitere elektrisch leitfähige Elemente 5 aufweist, die elektrisch mit den Metalldrähten und/oder dem Metallnetz verbunden sind und sich von der Karkasse durch die Lauffläche 2 hindurch bis zur Außenseite der Lauffläche 2 des Fahrzeugluftreifens 1 erstrecken. Hierdurch wird erreicht, dass die Karosserie über den Fahrzeugluftreifen 1 geerdet werden kann.
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Da die Lauffläche 2 eines Fahrzeugluftreifens 1 im Laufe der Benutzung des Fahrzeugluftreifens 1 durch Abrieb dünner wird, ist es von Vorteil, wenn die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 ein mit dem Material der Lauffläche 2 kompatibles Verschleißverhalten aufweisen. Die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 können beispielsweise elektrisch leitfähigen Kohlenstoff enthalten oder aus ihm bestehen, beispielsweise in Form von elektrisch leitfähigen Kohlefasern. Weiter ist es beispielsweise denkbar, eine Art von leitfähiger Kohle für die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 zu verwenden (vergleichbar zu den „Kohlen” bei den Rotoren von Elektromotoren).
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Die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 sind aber nicht auf die genannten Materialien beschränkt. Grundsätzlich können alle geeigneten Materialien verwendet werden, die eine zumindest ausreichende Leitfähigkeit aufweisen und ein geeignetes, mit den Verschleißeigenschaften des Materials der Lauffläche 2 kompatibles Verhalten zeigen.
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Da ein Ende der weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 mit der Oberfläche der Lauffläche 2 abschließt, haben immer ein Teil der weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 eines an einem Fahrzeug montierten Fahrzeugluftreifens 1 direkten Kontakt zur Straße. Da weiter eine elektrische Verbindung zwischen dem Metallnetz oder den Metalldrähten in der Karkasse 4 mit den weiteren elektrisch leitfähigen Elementen 5 besteht und eine elektrische Verbindung des Metallnetzes oder der Metalldrähte mit der Karosserie herstellbar ist, kann erreicht werden, dass möglicherweise an der Karosserie eines Fahrzeugs anliegende elektrische Spannung in die Erde abfließen kann.
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Die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente können sich in jeder geeigneten Weise von dem Metallnetz bzw. den Metalldrähten durch die Lauffläche 2 hindurch bis zur Außenseite der Lauffläche 2 erstrecken. Im einfachsten Fall können sich die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 beispielsweise in radialer Richtung von der Karkasse 4 und durch die Schicht der Lauffläche 2 bis hin zur Außenseite der Lauffläche 2 des Fahrzeugluftreifens 1 erstrecken. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar, beispielsweise, dass sich die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 in spiralförmiger Weise von der Karkasse 4 und durch die (Gummi)Schicht der Lauffläche 2 bis hin zur Außenseite der Lauffläche 2 des Fahrzeugluftreifens 1 erstrecken.
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Die weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 können entweder als voneinander getrennte Elemente vorliegen oder aber auch in Form eines Netzes, in dem zumindest ein Teil der weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 elektrisch miteinander verbunden sind, und sich so von der Karkasse 4 und durch die Schicht der Lauffläche 2 bis hin zur Außenseite der Lauffläche 2 des Fahrzeugluftreifens erstrecken.
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In Bezug auf die Häufigkeit und die Menge der weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 bestehen keine besonderen Beschränkungen. So kann beispielsweise die Menge an weiteren elektrisch leitfähigen Elementen 5 im Fahrzeugluftreifen 1 in Abhängigkeit von einer Batteriekapazität einer Hochvoltbatterie des Fahrzeugs gewählt sein. Auch die Leitfähigkeit des Materials der weiteren elektrisch leitfähigen Elemente 5 kann in die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens 1 einbezogen werden. Gleiches gilt für die Menge an Metall in den Metalldrähten und/oder dem Metallnetz. Sofern es beispielsweise für die Stabilität des Fahrzeugsluftreifens erforderlich oder nützlich ist, können die Festigkeitsträger innerhalb der Karkasse auch in jeder erforderlichen oder nützlichen Menge und Weise vorhanden sein.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es zumindest einen der erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen 1 daran montiert aufweist. Damit die Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielt werden, ist es selbstverständlich erforderlich, dass das Metallnetz bzw. die Metalldrähte in der Karkasse 4 von zumindest einem erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen 1 elektrisch mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist/sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überprüfen der Ableitfähigkeit von elektrischem Strom von einer Karosserie eines Fahrzeugs über dessen Fahrzeugluftreifen 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeug mit mindestens einem daran montierten erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen 1 bereitgestellt wird, und der elektrische Widerstand und/oder die elektrische Leitfähigkeit zwischen der Karosserie und dem Untergrund, auf dem die Lauffläche 2 des Fahrzeugluftreifens 1 des Fahrzeugs aufliegt, gemessen wird. Eine solche Überprüfung kann beispielsweise in automatisierter oder automatisierbarer Weise bei jeder Inbetriebnahme eines Fahrzeugs erfolgen, und/oder in zeitlich vorgebbaren Abständen oder kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs.
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Sie kann aber auch bei Wartungsarbeiten am Fahrzeug oder bei einer gesetzlich vorgeschriebenen Überprüfung (Hauptuntersuchung) durchgeführt werden.
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Durch die vorliegende Erfindung wird die Sicherheit in Bezug auf die Hochvoltsysteme eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs auf einfache, kostengünstige und doch sichere Weise erheblich erhöht. Da die vorgeschlagene technische Lösung aus einigen wenigen, technisch robusten Komponenten besteht, besteht kaum ein Ausfallrisiko. Und die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens ist auf einfache Weise beispielsweise bei jedem Startvorgang des Fahrzeugs überprüfbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugluftreifen
- 2
- Lauffläche
- 3
- Seitenwand
- 4
- Karkasse
- 5
- weiteres elektrisch leitfähiges Element
- 6
- elektrischer Leiter
