DE102019213190A1 - Fahrzeugreifen mit einem leitenden Verbindungselement und Kautschukmischungen zur Herstellung eines solchen Verbindungselementes - Google Patents

Fahrzeugreifen mit einem leitenden Verbindungselement und Kautschukmischungen zur Herstellung eines solchen Verbindungselementes Download PDF

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Abstract

Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, mit mindestens einem elektrischen Bauteil in einem elastischen Bereich des Fahrzeugreifens und zumindest einem im Fahrzeugreifen befindlichen elektrisch leitenden Verbindungselement zur Spannungsversorgung des elektrischen Bauteils und/oder zur Signalübertragung vom elektrischen Bauteil zu einer Verarbeitungseinheit, wobei das Verbindungselement mindestens eine elektrisch leitende Komponente aus einem elektrisch leitenden Gummimaterial aufweist.Das elektrisch leitende Verbindungselement ist ein elektrisch isoliertes Leiterband (1) mit einem inneren elektrischen Leiter (2) aus dem elektrisch leitenden Gummimaterial, welches einen spezifischen elektrischen Widerstand < 106Ohm cm besitzt und von einer elektrisch isolierenden Umhüllung (3) aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 108Ohm cm umgeben ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen, insbesondere einen Fahrzeugluftreifen, mit mindestens einem elektrischen Bauteil in einem elastischen Bereich des Fahrzeugreifens und zumindest einem im Fahrzeugreifen befindlichen elektrisch leitenden Verbindungselement zur Spannungsversorgung des elektrischen Bauteils und/oder zur Signalübertragung vom elektrischen Bauteil zu einer Verarbeitungseinheit, wobei das Verbindungselement mindestens eine elektrisch leitende Komponente aus einem elektrisch leitenden Gummimaterial aufweist.
  • Elektrisch leitfähige Gummimischungen, deren Einsatz bzw. Verwendung in Fahrzeugluftreifen sind allgemein bekannt. Sie nutzen die elektrische Leitfähigkeit von Füllstoffen, wie beispielsweise Ruß. Diese Füllstoffe müssen in ausreichender Menge in der Kautschukmischung verarbeitet sein, damit es durch Berührung der einzelnen, weniger als 1 µm großen Rußpartikel zur elektrischen Leitung kommt. In Fahrzeugluftreifen werden elektrisch leitfähige Gummimischungen, beispielsweise als sogenannte Carbon-Center-Beams, in den Laufstreifen der Fahrzeugreifen eingebaut und zur Ableitung von statischer Elektrizität genutzt, um eine statische Aufladung des Fahrzeuges zu vermeiden. Das Niveau der elektrischen Leitfähigkeit solcher Gummimaterialen ist daher vergleichsweise niedrig, die elektrischen Widerstände dieser Mischungen liegen im Bereich einiger Mega Ohm. Ist eine höhere elektrische Leitfähigkeit eines Gummimaterials im Reifen erwünscht, so kann dies grundsätzlich durch eine höhere Dosierung der leitfähigen Füllstoffe, etwa von Ruß, erreicht werden. Da diese Maßnahme eine erhöhte Steifigkeit des Gummimaterials zur Folge hat, kann die Erhöhung der Rußkonzentration nur in bestimmten Grenzen erfolgen.
  • Sollen in einem Reifen elektrische Bauteile, wie beispielsweise Sensor-Module, etwa an der Innenseite des Fahrzeugreifens, angeordnet werden, ist dafür zu sorgen, dass die in diesen elektrischen Bauteilen erzeugten elektrischen Signale zum Weiterverarbeiten an eine Verarbeitungseinheit oder an einen Aktuator weitergeleitet werden und es ist auch für eine Energieversorgung der elektrischen Bauteile zu sorgen. Bekannte Sensoren dienen beispielsweise zur Bestimmung des Reifendruckes, der Reifentemperatur oder der Beschleunigung des Fahrzeugreifens während der Fahrt.
  • Ein elektrisch leitendes Verbindungselement eingangs genannter Art ist beispielsweise aus der DE 10 2016 202 069 A1 bekannt. Das Verbindungselement ist aus einer Gummimischung mit entsprechenden Füllstoffen, beispielsweise Rußpartikeln und/oder einem kohlenstoffhaltigen Füllstoff, insbesondere Kohlenstoffnanodrähten oder Graphen und/oder einem Aluminiumpulver hergestellt. Das elektrische leitende Verbindungselement weist dabei insbesondere die Form eines Zylinders auf und befindet sich in einer im elastischen Bereich des Fahrzeugreifens ausgebildeten, insbesondere ausgestanzten Ausnehmung, wo das Verbindungselement passgenau eingesetzt ist. Dieses Verbindungselement ist daher nur lokal einsetzbar und verwendbar.
  • Aus der DE 10 2015 225 154 A1 ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, welcher einen Gürtelverband mit Gürtellagen und eine Gürtelbandage aufweist, wobei die Gürtellagen und die Gürtelbandage elektrisch nicht leitfähige Gummierungen aufweisen. Elektrisch leitfähiges, beispielsweise streifenförmiges Material verläuft beispielsweise auf der Gürtelbandage in axialer Richtung und bildet eine elektrisch leitfähige Passage zwischen einem im Laufstreifen enthaltenen Carbon-Center-Beam und einer weiteren, elektrisch leitfähigen Passage, die innerhalb der Seitenwand verläuft und eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Felge herstellt. Der elektrisch leitfähige Streifen ist insbesondere ein elektrisch leitfähiger Gummistreifen oder eine aufgestrichene oder aufgesprühte elektrisch leitfähige Suspension.
  • Um an oder in beliebigen Bereichen eines Reifens Sensoren, auch in größerer Anzahl, unterbringen zu können, ist für eine zuverlässige, störungsfreie Spannungsversorgung und eine zuverlässige, störungsfreie Übertragung der elektrischen Signale bzw. Messgrößen zu deren Weiterverarbeitung zu sorgen. Dies erfordert elektrisch leitende Verbindungselemente im Reifen, die diese Aufgaben zuverlässig übernehmen können, die elastischen Eigenschaften des jeweiligen Bauteils oder der jeweiligen Bauteile im Reifen, durch welche sie verlaufen, nicht beeinträchtigen, eine hohe Dauerhaltbarkeit aufweisen und eine definierte, relativ hohe, elektrische Leitfähigkeit bei guter Isolation gegenüber elektrisch leitfähigen Bauteilen im Reifen besitzen.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, elektrisch leitfähige Verbindungselemente zur Verfügung zu stellen, die diesen Anforderungen genügen.
  • Gemäß einer ersten Alternative wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das elektrisch leitende Verbindungselement ein elektrisch isoliertes Leiterband mit einem inneren elektrischen Leiter aus dem elektrisch leitenden Gummimaterial aufweist, welches einen spezifischen elektrischen Widerstand < 106 Ohm cm besitzt und von einer elektrisch isolierenden Umhüllung aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 108 Ohm cm umgeben ist.
  • Gemäß einer zweiten Alternative wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das elektrisch leitende Verbindungselement zumindest eine Leiterplatte aufweist, welche eine Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 108 Ohm cm aufweist und zumindest an einer Seite mit einer Anzahl von einander nicht kreuzenden Leiterbahnen aus dem elektrisch leitenden Gummimaterial versehen ist, welches einen spezifischen elektrischen Widerstand < 106 Ohm cm aufweist.
  • Gemäß der Erfindung werden daher elektrisch gut leitende, auch über größere Bereiche im Fahrzeugreifen verlaufende Verbindungselemente zur Verfügung gestellt, die in ihrem unvulkanisierten Zustand im Reifen verbaut werden, komplett aus Gummimischungen bestehen und daher bezüglich ihrer elastischen und sonstigen physikalischen Eigenschaften gut auf die umgebende Gummimatrix abgestimmt werden können.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung des elektrisch leitenden Verbindungselementes als Leiterplatte ist die Trägerplatte der Leiterplatte an beiden Seiten mit Leiterbahnen versehen. Diese Maßnahme gestattet das Vorsehen einer größeren Anzahl von Leiterbahnen und daher eine besonders variable elektrisch leitende Verbindung zu einer größeren Anzahl von Sensoren im Reifen.
  • Je nachdem, in welcher Position die Leiterplatte im Reifen untergebracht ist, ist sie an zumindest einer jener Seiten, welche mit Leiterbahnen versehen ist, mit einer Deckplatte aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial, welches einen spezifischen elektrischen Widerstand > 108 Ohm cm aufweist, bedeckt. Eine Deckplatte ist nur dann erforderlich, wenn die Leiterbahnen mit elektrisch leitendem Material eines Reifenbauteils in Kontakt geraten würden.
  • Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführung, bei der zwei oder mehr Leiterplatten in Kontakt miteinander zu einem Leiterplatten-Stack zusammengefügt sind.
  • Eine gute Abstimmung auf die elastischen und sonstigen physikalischen Eigenschaften der im Reifen üblicherweise verbauten Gummimaterialien ist bevorzugter Weise dann gegeben, wenn das elektrisch isolierende Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial eine Härte Shore A von 55 Shore A bis 65 Shore A (gemäß DIN 53505) aufweisen. In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft und bevorzugt, wenn das elektrisch isolierende Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial eine Rückprallelastizität von 40 % bis 60 % (gemäß DIN 53512) aufweisen. Auch das Polymersystem der dem elektrisch leitenden und dem elektrisch isolierenden Gummimaterial zugrunde liegenden Kautschukmischungen ist vorzugsweise auf die Polymersysteme üblicher Gummimaterialien von Reifenbauteilen gut abgestimmt, wenn im Polymersystem beider Kautschukmischungen zumindest ein Dienkautschuk, vorzugsweise Naturkautschuk (NR) und/oder Polyisopren (IR) sowie einer der Kautschuke Butadien-Kautschuk (BR) und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) enthalten ist. Besonders vorteilhaft ist diesbezüglich eine Ausführung, bei der das elektrisch isolierende Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial auf Kautschukmischungen basieren, deren Polymersysteme übereinstimmen.
  • Zur Einstellung einer besonders guten elektrischen Leitfähigkeit des elektrisch leitenden Gummimaterials ist es bevorzugt, wenn dieses auf einer Kautschukmischung basiert, deren Füllstoffsystem überwiegend elektrisch leitfähigen Ruß sowie Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche enthält.
  • Gute isolierende Eigenschaften des elektrisch isolierenden Gummimaterials lassen sich dadurch erreichen, dass das diesbezügliche Gummimaterial auf einer Kautschukmischung basiert, deren Füllstoffsystem überwiegend Silica (Kieselsäure) enthält.
  • Die Erfindung betrifft ferner Kautschukmischungen für eine elektrisch isolierende und eine elektrisch leitende Gummikomponente eines elektrisch leitenden, ausschließlich aus diesen Komponenten bestehenden Verbindungselementes in einem Fahrzeugreifen, wobei die Kautschukmischungen für die elektrisch leitende und die elektrisch isolierende Gummikomponente im Polymersystem Dienkautschuk, vorzugsweise Naturkautschuk (NR) und/oder Polyisopren (IR) sowie Butadien-Kautschuk (BR) und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) enthält, wobei der Anteil an NR und/oder IR im Polymersystem 60 phr bis 90 phr, der Anteil an BR und/oder SBR 10 phr bis 40 phr beträgt.
  • Besonders vorteilhaft sind Kautschukmischungen für die elektrisch isolierende und die elektrisch leitende Gummikomponente, welche bezüglich ihrer Polymersysteme übereinstimmen.
  • Das Füllstoffsystem der Kautschukmischung für die elektrisch leitende Gummikomponente enthält bevorzugt elektrisch leitfähigen Ruß in einem Anteil von 15 phr bis 60 phr, Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche (BET-Oberfläche von 30 m2/g bis 100 m2/g) in einem Anteil von 50 phr bis 60 phr und gegebenenfalls volumenfüllende Füllstoffe, beispielsweise Whiting (Talkum) in einem Anteil von bis zu 100 phr. Das Füllstoffsystem der Kautschukmischung für die elektrisch isolierende Gummikomponente enthält bevorzugt Silica, insbesondere mit einer mittleren Oberfläche von 155 m2/g, in einem Anteil von 50 phr bis 80 phr, gegebenenfalls volumenfüllende Füllstoffe, wie Whiting (Talkum) in einem Anteil von bis zu 100 phr und gegebenenfalls Ruß, insbesondere Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche, in einem Anteil < 15 phr sowie gegebenenfalls Ruß mit einer hohen Oberfläche in einem Anteil < 5 phr. Sämtliche Anteile beziehen sich dabei auf 100 phr Kautschuk(e) in der Mischung.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
    • 1 eine Ansicht eines elektrisch leitenden Verbindungselementes in einer Ausführung als Leiterband und
    • 2 eine Ansicht eines elektrisch leitenden Verbindungselementes in einer Ausführung als Leiterplatte.
  • Es ist bekannt, im Inneren von Fahrzeugreifen in einem elastischen Bereich und daher vom Gummimaterial des betreffenden Bauteils der Fahrzeugreifen zumindest teilweise umgeben elektronische Bauteile anzuordnen bzw. einzubauen, welche beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren oder Beschleunigungssensoren sind. Die elektronischen Bauteile messen daher bestimmte physikalische Eigenschaften im Fahrzeugreifen, insbesondere während der Fahrt. Um die vom jeweiligen elektronischen Bauteil ermittelten Messgrößen an eine Verarbeitungseinheit zu übertragen sowie das elektronische Bauteil mit elektrischer Energie zu versorgen, ist im Fahrzeugreifen zumindest ein elektrisch leitendes Verbindungselement eingebettet und mit dem elektronischen Bauteil verbunden. Gemäß der Erfindung ausgeführte elektrisch leitende Verbindungselemente bestehen komplett aus Gummimaterialien.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines elektrisch leitenden Verbindungselementes als isoliertes Leiterband 1 vor dem Einbau im Fahrzeugreifen, daher im nicht vulkanisierten Zustand. Das isolierte Leiterband 1 besteht aus einem inneren, elektrischen Leiter 2 aus einer ersten, elektrisch leitenden Kautschukmischung und einer elektrisch isolierenden Umhüllung 3 aus einer zweiten, elektrisch isolierenden Kautschukmischung. Der innere Leiter 2 weist beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen oder ovalen Querschnitt auf und ist vorzugsweise ein flaches, bandförmiges Element mit einer Dicke von insbesondere 0,5 mm bis 1,5 mm und einer Breite von 1,0 mm bis 3,0 mm. Der innere Leiter 2 wird beispielsweise aus einer kalandrierten Kautschukmischungsbahn, welche in schmale Streifen geschnitten wird, hergestellt. Die elektrisch isolierende Umhüllung 3 weist eine Dicke von insbesondere 0,5 mm bis 1,0 mm auf und wird insbesondere ebenfalls aus einer kalandrierten Kautschukmischungsbahn hergestellt, die in Streifen geschnitten wird, wobei jeweils ein Streifen mit der Oberseite und ein Streifen mit der Unterseite des Leiters 2 in Kontakt gebracht und derart, diesen umhüllend, mit diesem verbunden wird. In 1 sind ferner die Enden der Leiterbandes „abisoliert“, ohne Umhüllung 3, dargestellt. Das elektrisch isolierte Leiterband 1 kann auf beliebige Weise während der Herstellung des Reifens bzw. der Herstellung von Kautschukmischungen aufweisenden Bauteilen des Reifens eingebaut bzw. mit diesen Bauteilen gemeinsam beim Aufbau des Reifens verwendet werden.
  • 2 zeigt eine Ausführung des elektrisch leitenden Verbindungselementes als Leiterplatte 4, ebenfalls im nicht vulkanisierten Zustand, nach seiner Herstellung und vor dem Einbau im Reifen. Die Leiterplatte 4 besteht aus einer Trägerplatte 5 aus einer elektrisch isolierenden Kautschukmischung und auf dieser verlaufenden Leiterbahnen 6 aus einer elektrisch leitenden Kautschukmischung. Je nach der Anzahl der Leiterbahnen 6 lässt sich mit Leiterplatten 4 jeweils eine größere Anzahl von elektronischen Bauteilen innerhalb des Reifens mit Spannung versorgen bzw. deren Messgrößen an eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten übermitteln. Bei einer bevorzugten Ausführung ist ein weiterer Bestandteil der Leiterplatte 4 eine mit der Trägerplatte 5 deckungsgleich ausgeführte Deckplatte 7 aus einer elektrisch isolierenden Kautschukmischung, wobei die Deckplatte 7 nach dem Aufbringen der Leiterbahnen 6 auf die Trägerplatte 5 mit der Trägerplatte 5 und auf den Leiterbahnen 6 haftend verbunden wird. In 2 ist die Deckplatte 7 in einem Abstand oberhalb der Trägerplatte 5 dargestellt. Die Dicke der Trägerplatte 5 und der Deckplatte 7 bei ihrer Herstellung beträgt 0,5 mm bis 1,0 mm, ihre Größe richtet sich nach der Position ihrer Unterbringung im Reifen und nach der Anzahl der Anschlüsse. Die Leiterplatten 4 können analog zu den Leiterbändern 1 bei der Herstellung bzw. dem Aufbau des Reifens bzw. deren Bauteile entsprechend eingebunden werden.
  • Wird die Leiterplatte 4 derart im Reifen verbaut, dass ihre mit den Leiterbahnen 6 versehene Seite mit einer elektrisch nicht leitfähigen Gummimischung bzw. einem Bauteil aus einer derartigen Mischung in Kontakt kommt, so kann auf das Vorsehen einer Deckplatte 7 verzichtet werden. Bei weiteren, nicht dargestellten Ausführungen, wird die Leiterplatte 4 an beiden Seiten mit Leiterbahmen 6 versehen und/oder es werden zwei oder mehr Leiterplatten 4 in Kontakt miteinander zu einem Stack zusammengefügt, so dass in einem derartigen Stack auch miteinander kreuzende Leiterbahnen vorgesehen sein können. Bei weiteren, möglichen Ausführungen, können innerhalb eines Stacks Leiterbahnen, die sich auf einer Trägerplatte befinden, mit Leiterbahnen auf einer anderen Trägerplatte durch entsprechende Durchkontaktierung durch die isolierende Deckplatte 7 hindurch miteinander verbunden werden. Auf diese Weise können auch auf beiden Seiten einer Trägerplatte 5 aufgebrachte Leiterbahnen 6 miteinander verbunden werden.
  • Die elektrisch leitende Kautschukmischung für den inneren Leiter 2 des Leiterbandes 1 und die Leiterbahnen 6 der Leiterplatte 4 sowie die elektrisch nicht leitende Kautschukmischung für die isolierende Umhüllung 2 des Leiterbandes 1 und die Trägerplatte 5 bzw. die Deckplatte 7 der Leiterplatte 4 werden, wie nun näher erläutert wird, ausgeführt und aufeinander abgestimmt. Beide Kautschukmischungen enthalten im Polymersystem Dienkautschuk, vorzugsweise Naturkautschuk (NR) und/oder Polyisopren (IR) sowie Butadien-Kautschuk (BR) und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), wobei der Anteil an NR und/oder IR im Polymersystem 60 phr bis 90 phr, der Anteil an BR und/oder SBR 10 phr bis 40 phr beträgt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Kautschukmischung für die elektrisch leitende Komponente das gleiche Polymersystem auf wie die Kautschukmischung für die elektrisch isolierende Komponente. Die beiden Kautschukmischungen unterscheiden sich vor allem hinsichtlich des Füllstoffsystems. Der elektrisch leitenden Kautschukmischung sind insbesondere folgende Füllstoffe zugemischt (bezogen auf 100 phr Kautschuk(e) in der Mischung):
    • - elektrisch leitfähiger Ruß (beispielsweise PRINTEX ® XE) in einem Anteil von 15 phr bis 60 phr,
    • - Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche (BET-Oberfläche von 30 m2/g bis 100 m2/g), in einem Anteil von 15 phr bis 60 phr,
    • - ggf. volumenfüllende Füllstoffe: Silikate, andere Füllstoffe, wie Whiting (Talkum), in einem Anteil von bis zu 100 phr.
  • Der elektrisch isolierenden Kautschukmischung sind insbesondere folgende Füllstoffe zugemischt (bezogen auf 100 phr Kautschuk(e) in der Mischung):
    • - Silica (Kieselsäure), beispielsweise Silica VN3 oder Z 1085, insbesondere mit einer mittleren Oberfläche von 155 m2/g, in einem Anteil von 50 phr bis 80 phr,
    • - ggf. volumenfüllender Füllstoff: Silikate, Whiting (Talkum) in einem Anteil von bis zu 100 phr,
    • - ggf. Ruß: insbesondere Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche (BET-Oberfläche von 30 m2/g bis 100 m2/g) in einem Anteil < 15 phr,
    • - ggf. Ruß mit hoher Oberfläche in einem Anteil < 5 phr.
  • Als weitere Bestandteile enthalten beide Mischungssysteme Weichmacheröle, die elektrisch leitende Kautschukmischung in einem Anteil von 0,1 phr bis 60 phr, die elektrisch isolierende Kautschukmischung in einem Anteil von 0,1 phr bis 30 phr, ferner Alterungsschutzmittel, Stearinsäure, Zinkoxid, Koresin Harz oder dergleichen, Silan für die Hydrophobisierung der mineralischen Füllstoffe, ein übliches Vernetzungssystem mit Schwefel und einen oder mehreren der üblichen Beschleuniger, beispielweise DPG, Sulfenamid Beschleuniger oder TBzTD.
  • Die Tabelle 1 zeigt zwei Beispiele einer elektrisch leitenden Kautschukmischung (Variante I und Variante II) wobei die Anteile in phr angegeben sind. Tabelle 2 enthält ein Beispiel einer elektrisch isolierenden Kautschukmischung. Die angegebenen physikalischen Eigenschaften wurden mit Vulkanisatproben ermittelt. Tabelle 1:
    Variante I Variante II
    Naturkautschuk 60 60
    Isopren Kautschuk 5 5
    High cis BR 35
    Solution BR, low cis 35
    Ruß (N339) 15 15
    Ruß (hochoberflächig, leitend) 15 15
    Weichmacheröl (MES) 4 4
    Phenolisches Harz 1 1
    ASM (6 PPD) 2 2
    Zinkoxid 3 3
    Stearinsäure 1 1
    Beschleuniger 1 (TBzTD) 1,4 1,4
    Beschleuniger 2 (Sulfenamid, CBS) 0,5 0,5
    Schwefel 1 1
    144,9 144,9
    Physikalische Eigenschaften Variante I Variante II
    Shore A Härte [ShA], gemäß DIN 53505 62 62
    Rückprallelastizität [%], gemäß DIN 53512 50 50
    Reißfestigkeit [N/mm2], gemäß DIN 53504 17 17
    Reißdehnung [%], gemäß DIN 53504 480 480
    Tabelle 2:
    Naturkautschuk 60
    Isopren Kautschuk 5
    Solution BR, low cis 35
    Silica VN 3 55
    Weichmacheröl (MES) 4,5
    Phenolisches Harz 2
    ASM (6PPD) 1,2
    Zinkoxid 3
    Stearinsäure 1
    Silan TSPD 4
    Beschleuniger 1 (TBzTD) 1
    Beschleuniger 2 (DPG) 1,5
    Beschleuniger 3 (Sulfenamid, CBS) 1,2
    Schwefel 1,2
    Physikalische Eigenschaften
    Shore A Härte [ShA], gemäß DIN 53505 61
    Rückprallelastizität [%], gemäß DIN 53512 56
    Reißfestigkeit [N/mm2], gemäß DIN 53504 17
    Reißdehnung [%], gemäß DIN 53504 400
  • Die Härte Shore A der Vulkanisate aus der elektrisch leitenden Kautschukmischung und der elektrisch isolierenden Kautschukmischung sollte bevorzugt in einem Bereich von 55 Shore A bis 65 Shore A (jeweils gemäß DIN 53505) liegen, ihre Rückprallelastizität gemäß DIN 53512 in einem Bereich von 40 % bis 60 %.
  • Durch die spezielle Ausführung der Kautschukmischungen weisen die elektrisch leitenden Komponenten in den elektrisch leitenden, vulkanisierten Verbindungselementen einen spezifischen elektrischen Widerstand < 106 Ohm cm, insbesondere < 105 Ohm cm, vorzugsweise < 104 Ohm cm, auf. Die elektrisch isolierenden Komponenten der Verbindungselemente besitzen einen spezifischen elektrischen Widerstand > 1 × 108 Ohm cm.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Leiterband
    2
    innerer Leiter
    3
    Umhüllung
    4
    Leiterplatte
    5
    Trägerplatte
    6
    Leiterbahn
    7
    Deckplatte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016202069 A1 [0004]
    • DE 102015225154 A1 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 53505 [0029]
    • DIN 53512 [0029]

Claims (14)

  1. Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, mit mindestens einem elektrischen Bauteil in einem elastischen Bereich des Fahrzeugreifens und zumindest einem im Fahrzeugreifen befindlichen elektrisch leitenden Verbindungselement zur Spannungsversorgung des elektrischen Bauteils und/oder zur Signalübertragung vom elektrischen Bauteil zu einer Verarbeitungseinheit, wobei das Verbindungselement mindestens eine elektrisch leitende Komponente aus einem elektrisch leitenden Gummimaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Verbindungselement ein elektrisch isoliertes Leiterband (1) mit einem inneren elektrischen Leiter (2) aus dem elektrisch leitenden Gummimaterial aufweist, welches einen spezifischen elektrischen Widerstand < 106 Ohm cm besitzt und von einer elektrisch isolierenden Umhüllung (3) aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 108 Ohm cm umgeben ist.
  2. Fahrzeugreifen, insbesondere Fahrzeugluftreifen, mit mindestens einem elektrischen Bauteil in einem elastischen Bereich des Fahrzeugreifens und zumindest einem im Fahrzeugreifen befindlichen elektrisch leitenden Verbindungselement zur Spannungsversorgung des elektrischen Bauteils und/oder zur Signalübertragung vom elektrischen Bauteil zu einer Verarbeitungseinheit, wobei das Verbindungselement mindestens eine elektrisch leitende Komponente aus einem elektrisch leitenden Gummimaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Verbindungselement zumindest eine Leiterplatte (4) aufweist, welche eine Trägerplatte (5) aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 108 Ohm cm aufweist und zumindest an einer Seite mit einer Anzahl von einander nicht kreuzenden Leiterbahnen (6) aus dem elektrisch leitenden Gummimaterial versehen ist, welches einen spezifischen elektrischen Widerstand < 106 Ohm cm aufweist.
  3. Fahrzeugreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (5) der Leiterplatte (4) an beiden Seiten mit Leiterbahnen (6) versehen ist.
  4. Fahrzeugreifen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (5) der Leiterplatte (4) an zumindest einer jener Seiten, welche mit Leiterbahnen (6) versehen ist, mit einer Deckplatte (7) aus einem elektrisch isolierenden Gummimaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand > 108 Ohm cm bedeckt ist.
  5. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Leiterplatten (4) in Kontakt miteinander zu einem Stack zusammengefügt sind.
  6. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierenden Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial eine Härte Shore A von 55 Shore A bis 65 Shore A (gemäß DIN 53505) aufweisen.
  7. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierenden Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial eine Rückprallelastizität von 40 % bis 60 % (gemäß DIN 53512) aufweisen.
  8. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierenden Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial auf Kautschukmischungen basieren, die im Polymersystem zumindest einen Dienkautschuk, vorzugsweise Naturkautschuk (NR) und/oder Polyisopren (IR) sowie einen der Kautschuke Butadien-Kautschuk (BR) und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) enthalten.
  9. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierenden Gummimaterial und das elektrisch leitende Gummimaterial auf Kautschukmischungen basieren, deren Polymersysteme übereinstimmen.
  10. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Gummimaterial auf einer Kautschukmischung basiert, deren Füllstoffsystem überwiegend elektrisch leitfähigen Ruß sowie Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche enthält.
  11. Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Gummimaterial auf einer Kautschukmischung basiert, deren Füllstoffsystem überwiegend Silica enthält.
  12. Kautschukmischungen für eine elektrisch isolierende und eine elektrisch leitende Gummikomponente eines elektrisch leitenden, ausschliesslich aus diesen Komponenten bestehenden Verbindungselementes in einem Fahrzeugreifen, wobei die Kautschukmischungen für die elektrisch leitende und die elektrisch isolierenden Gummikomponenten im Polymersystem Dienkautschuk, vorzugsweise Naturkautschuk (NR) und/oder Polyisopren (IR) sowie Butadien-Kautschuk (BR) und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) enthält, wobei der Anteil an NR und/oder IR im Polymersystem 60 phr bis 90 phr, der Anteil an BR und/oder SBR 10 phr bis 40 phr beträgt.
  13. Kautschukmischungen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Polymersysteme übereinstimmen.
  14. Kautschukmischungen nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstoffsystem der Kautschukmischung für die elektrisch leitende Gummikomponente elektrisch leitfähiger Ruß in einem Anteil von 15 phr bis 60 phr, Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche (BET-Oberfläche von 30 m2/g bis 100 m2/g) in einem Anteil von 15 phr bis 60 phr und ggf. volumenfüllende Füllstoffe, beispielsweise Whiting (Talkum), in einem Anteil von bis zu 100 phr enthält, und dass das Füllstoffsystem der Kautschukmischung für die elektrisch isolierende Gummikomponente Silica, insbesondere mit einer mittleren Oberfläche von 155 m2/g, in einem Anteil von 50 phr bis 80 phr, ggf. volumenfüllende Füllstoffe, beispielsweise Whiting (Talkum), in einem Anteil von bis zu 100 phr, ggf. Ruß, insbesondere Ruß mit einer niedrigen bis mittleren Oberfläche, in einem Anteil von < 15 phr und ggf. Ruß mit hoher Oberfläche in einem Anteil von < 5 phr enthält, wobei sämtliche Anteile auf 100 phr Kautschuk(e) bzw. Polymer(e) in der Mischung bezogen sind.
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