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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugreifen mit einem Reifensensor.
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Reifenmodule werden im Reifen für verschiedene Aufgaben eingesetzt. Hierzu zählen insbesondere eine Luftdrucküberwachung, eine Temperaturmessung oder die Messung von mechanischen Spannungszuständen im Reifen. Moderne Reifenmodule umfassen ein Elektronikmodul, in dem Sensorelemente und andere elektronische Bauteile angeordnet sind. Ein Beispiel für ein solches Reifenmodul offenbart die
DE 102 43 441 A1 .
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Mit Reifenmodulen, die auf der Innenseite von Fahrzeugluftreifen angeordnet sind, lassen sich im Allgemeinen keine mechanischen Spannungen oder Verformungen im Laufstreifen erfassen, um z.B. Aussagen zu den Fahrbahneigenschaften zu treffen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugreifen bereitzustellen, bei dem mit einem Reifensensor die Eigenschaften einer Fahrbahn erfasst werden können.
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Gelöst wird die Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 dadurch, dass der Reifensensor elektrische Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Gummimaterial umfasst, wobei die Leiterbahnen in Form von aufeinanderfolgenden Schleifen ausgeformt sind und wobei der Reifensensor bei einer Veränderung des elektrischen Widerstandes der Leiterbahnen mechanische Dehnungen und mechanische Spannungen im Laufstreifenmaterial erfassen kann.
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Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass mit dem neuen Reifensensor die mechanischen Spannungszustände im Laufstreifen direkt erfasst werden können. Der Reifensensor mit den elektrischen Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigem Gummimaterial ist direkt im Gummimaterial des Laufstreifenmaterials eingebettet. Die Leiterbahnen sind in Form von aufeinander folgenden Schleifen ausgeformt, wobei insbesondere eine Veränderung des elektrischen Widerstandes gemessen wird. Bei einer Verformung des Reifensensors wird die Veränderung des elektrischen Widerstandes erfasst und anschließend die zugrunde liegende Deformation des Laufstreifenmaterials ermittelt. Über einen Vergleich mit Daten, die beispielsweise in einer Datenbank abgelegt sind, lässt sich insb. indirekt der Reibbeiwert der Fahrbahn ermitteln. Dieser Reibbeiwert gibt beispielsweise an, ob die Fahrbahn vereist ist. Bei einer Eisglätte würde eine entsprechende Warnung über das Armaturenbrett ausgegeben werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leiterbahnen in einem Profilblock im Laufstreifen eingebettet sind. Dadurch hat der Reifensensor nur einen geringen Abstand zur Fahrbahnoberfläche. Es ist dadurch möglich, die Eigenschaften der Fahrbahn mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leiterbahnen sich im Profilblock in radialer Richtung bis zur Oberseite des Profilblockes erstrecken. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der 1 dargestellt. Durch diese fächerförmige und dreidimensionale Ausformung der Leiterbahnen lassen sich die Verformungen im Profilblock mit einer hohen Genauigkeit bestimmen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leiterbahnen in Form einer dünnen Materialschicht in einer horizontalen Ebene im Profilblock angeordnet sind. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der 3 dargestellt. Dadurch lässt sich der Reifensensor einfach in einer Materialschicht im Profilblock einbetten.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifensensor zwei unabhängige elektrische Leiterbahnen umfasst, wobei mit den beiden elektrischen Leiterbahnen die Dehnung des Profilblockes in zwei zueinander rechtwinklig angeordneten Richtungen erfasst werden kann. Auf dieses Weise lässt sich ein zweidimensionaler Spannungszustand im Profilblock erfassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leiterbahnen über eine elektrisch leitende Verbindung mit einem Reifenmodul oder einem Transponder im Fahrzeugreifen verbunden sind. Dadurch lassen sich die Messdaten vom Reifensensor auf einfache Weise über eine Funkverbindung zu einer zentralen Empfangseinheit im Fahrzeug übertragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrisch leitenden Verbindungen zum Reifenmodul oder zum Transponder aus elektrisch leitfähigen Gummileitungen bestehen. Dadurch wird eine einfache und sichere Datenübertragung gewährleistet.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrisch leitenden Verbindungen zum Reifenmodul oder zum Transponder aus dünnen Metalldrähten bestehen. Auf diese Weise wird eine einfache und sichere Datenübertragung zum Reifenmodul oder zum Transponder gewährleistet.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifensensor mit den elektrischen Leiterbahnen mit einer Wheatstone-Brücke gekoppelt ist, um die Änderung des elektrischen Widerstandes zu erfassen. Dadurch lassen sich die Messdaten vom Reifensensor einfacher auswerten.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifensensor mit den elektrischen Leiterbahnen mit einem Verstärker gekoppelt ist. Dadurch wird die Auswertung der Messdaten vereinfacht.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reifenmodul oder der Transponder auf der Reifeninnenseite angeordnet oder in der Seitenwand des Fahrzeugreifens integriert ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reifensensor mit den elektrischen Leiterbahnen mit einem Dreidimensionalen Druckverfahren hergestellt wird. Auf diese Weise lässt sich der Reifensensor auf einfache Weise im Laufstreifen integrieren.
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Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
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1: einen Profilblock in einer Schnittdarstellung,
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2: einen Profilblock in der Aufsicht,
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3: einen Profilblock in einer Schnittansicht,
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4: einen Profilblock in der Aufsicht.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Der Profilblock 1 von einem Laufstreifen für einen Pkw oder einen Nutzfahrzeugreifen ist in einer Schnittansicht dargestellt. Die elektrisch leitfähige Leiterbahn 3 besteht aus einem leitfähigem Gummimaterial und ist direkt im Laufstreifenmaterial des Profilblockes 1 eingebettet. Die elektrisch leitfähige Leiterbahn ist fächerförmig ausgebildet und reicht bis zur Profilblockoberfläche 4. Auf der Unterseite reichen die Leiterbahnen 3 in etwa bis auf das Höhenniveau des Profilgrundes 6 der Umfangsrille 5. Der Pfeil 2 zeigt die radiale Richtung im Fahrzeugreifen. Die 1 zeigt eine Schnittansicht des Profilblockes 1 wie sie in der 2 mit den beiden Großbuchstaben A-A gekennzeichnet ist.
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Die 2 zeigt den Profilblock 1 in der 1 in einer Aufsicht. Die elektrisch leitfähige Leiterbahn 3 ist in Form von aufeinanderfolgenden Schleifen ausgeformt und reicht bis zur Profilblockoberfläche. Die Leiterbahn 3 umfasst 2 Verbindungspunkte 9, die über eine elektrische Verbindung, z.B. mit einem Reifenmodul auf der Reifeninnenseite verbunden sind. Bei einer Dehnung des dargestellten Profilblockes 1 in horizontaler Richtung wird ebenfalls die Leiterbahn 3 gestreckt. Bei dieser Dehnung verändert sich der elektrische Widerstand der Leiterbahn 3. Die Veränderung des elektrischen Widerstandes ist ein Maß für die Deformation des Profilblockes 1. Bei unterschiedlichen Fahrbahneigenschaften können mit dem Reifensensor unterschiedliche Deformationen der Profilblöcke ermittelt werden.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Leiterbahn 10 in Form einer dünnen horizontalen Materialschicht im Profilblock 1 angerordnet ist. Bei dieser Ausführung erstrecken sich die Leiterbahnen 10 nicht bis zur Profilblockoberfläche 4. Das Messprinzip des Reifensensors ist im Prinzip das Gleiche wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel in der 1 erläutert wurde. Bei einer Verformung des Profilblockes verändert sich der elektrische Widerstand der Leiterbahn 10, die ebenfalls in Form von aufeinanderfolgenden Schleifen ausgeformt ist.
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Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der Profilblock 1 ist in einer Aufsicht dargestellt. Es sind zwei elektrisch leitfähige Leiterbahnen 11 und 12 im Profilblock 1 angeordnet, die sich bis zur Profilblockoberfläche 4 erstrecken können. Mit der ersten elektrisch leitfähigen Leiterbahn 11 können Dehnungen in Umfangsrichtung 14 gemessen werden. Mit der zweiten Leiterbahn 12 werden hingegen Dehnungen in axialer Richtung 13 des Profilblockes gemessen. Auf diese Weise kann ein zweidimensionaler Spannungszustand im Profilblock ermittelt werden. Die Verbindungsleitungen 15 führen zu einem Reifenmodul, der beispielsweise auf der Reifeninnenseite angeordnet ist. Diese Leitungen können aus einem leitfähigem Gummimaterial oder aus konventionellen Metalldrähten bestehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Profilblock in einem Laufstreifen in einer Schnittansicht
- 2
- Radiale Richtung im Fahrzeugreifen
- 3
- Elektrisch leitfähige Leiterbahn aus leitfähigen Gummimaterial im Profilblock
- 4
- Profilblockoberfläche
- 5
- Umfangsrille
- 6
- Profilgrund der Umfangsrille
- 7
- Profilblockoberfläche in der Aufsicht
- 8
- Schnittlinie A-A für die Schnittansicht in 1
- 9
- Verbindungspunkt für Verbindungsleitung zum Reifenmodul oder Transponder
- 10
- Elektrisch leitfähige Leiterbahn aus leitfähigen Gummimaterial im Profilblock, Ausführung bei der die Leiterbahn in einer dünnen horizontalen Materialschicht in der Mitte im Profilblock angeordnet ist
- 11
- Elektrisch leitfähige Leiterbahn zur Messung von Dehnungen in Umfangsrichtung des Profilblockes
- 12
- Elektrisch leitfähige Leiterbahn zur Messung von Dehnungen in axialer Richtung des Profilblockes
- 13
- Axiale Richtung des Profilblockes bzw. Fahrzeugreifen
- 14
- Umfangsrichtung des Profilblockes bzw. Fahrzeugreifen
- 15
- Verbindungsleitungen zu einem Reifenmodul oder einem Transponder
- 16
- Laufstreifenmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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