DE19633465C1 - Fahrbetrieblich wirksame Aufheizvorrichtung für Kraftfahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbetrieblich wirksame Aufheizvorrichtung für Kraftfahrzeugreifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kraftfahrzeugreifen wurden bisher - hauptsächlich zu Rennzwecken - im Stand mit radialen elektrisch betriebenen Heizdecken, welche zu diesem Zweck um die Reifen gelegt wurden, aufgeheizt (DE-40 19 447 A1).

Dies erforderte zuzüglich der dazu benötigten Standzeit des (Renn)fahrzeugs auch eine externe Stromquelle. Auch hier kann der hierbei erzielte haftreibungsbegünstigende Heizwert der jeweiligen Reifenlaufflächen aus verschiedenen Gründen während des Fahrbetriebes wieder zu weit absinken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Aufheizvorrichtung der eingangs genannten Art netzunabhängig zu machen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Merkmale im Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen fahrbetrieblichen wirksamen Aufheizvorrichtung werden die Reifen von Kraftfahrzeugen im Fahrbetrieb durch jeweils eine daran unter spezifischem (Feder)druck anliegende axial drehbewegliche Reifenheizrolle aufgeheizt, indem dabei deren den Haftreibungswert begünstigende Wärmeenergien jeweils auf die (Profil)laufflächen transmittiert werden, und zwar in dem Maße, wie es die optimalste Reifenhaftreibung auf bituminösem Fahrbahnbelag je nach der Umgebungstemperatur erfordert.

Als zentrale Steuereinheit für diese fahrbetriebliche Reifenaufheizvorrichtung dient ein elektronisches Steuergerät, welches bei Zuschaltung der Stromzufuhr von einem Betätigungsschalter aus alle Reifenheizrollen durch das simultane, kurzzeitige Ansteuern spezifischer elektromagnetischer Schubsteller an die fahrbetrieblich rotierenden Reifenlaufflächen schwenkt. Das elektronische Steuergerät schaltet dabei beim Anschwenken der Heizrollen an die Reifen permanent definierte Heizströme über jeweils zwei statische Kohlebürsten (+; -) in die dann rotierenden, anliegenden Kollektor-Schleifringe dieser Heizrollen.

Diesen Kollektor-Schleifringen ist jeweils ein spezifisch definiertes Widerstand- Heizelement zwischengeschaltet, welches jeweils in einem radialen, reifenkontaktierenden sowohl relativ abriebfesten Kunststoffschichtbelag der Heizrollen in entsprechenden, radial umlaufenden Windungsamplituden flächenkongruent zu den aufzuheizenden Reifenlaufflächen verlegt/eingegossen ist, welches dann den Heizrollen- Schichtbelag und die daran abrollende (Profil)lauffläche während des Fahrbetriebes auf den gewünschten/erforderlichen fahrbahnhaftbegünstigenden thermischen Wert aufheizt.

Weiterhin ermittelt das elektronische Steuergerät mittels eines extern positionierten (NTC/PTC-Widerstand)-Temperatursensors im Fahrbetrieb permanent die Außentemperatur und dosiert proportional dazu - mittels elektronischen Abgriffs eines diesbezüglichen internen Kennfeldes - die Heizströme zu den Reifen-Heizrollen, so daß bei relativ niedriger Außentemperatur größere und bei relativ hoher Außentemperatur geringere Heizströme von dieser zentralen Steuereinheit festgelegt werden, wodurch der definitive Reifenlaufflächen-Heizparameter stets konstant gehalten wird.

Des weiteren ermittelt das elektronische Steuergerät mittels eines induktiven Raddrehzahlgebers permanent im Fahrbetrieb die Fahrgeschwindigkeit, um dazu proportional zur ermittelten Fahrgeschwindigkeit durch elektronischen Abgriff eines weiteren Kennfeldes die Heizströme zu den jeweiligen Reifen- Heizrollen zu dosieren, so daß bei relativ niedriger Fahrgeschwindigkeit größere, und bei relativ hoher Fahrgeschwindigkeit geringere Heizströme vom Steuergerät festgelegt werden, wodurch der Reifenlaufflächen-Heizparameter im Hinblick auf die Geschwindigkeits-Reifen/Fahrbahn-Rollreibungserwärmung im elektronischen Aufheizmodus stets konstant auf den haftreibungsbegünstigendsten Wert eingestellt/gehalten wird.

Diese Fahrgeschwindigkeitsermittlung dient gleichzeitig auch dazu, um bei Unterschreitung eines als relative Steuergröße definierten Wertes von ca. 15 km/h bzw. 9 miles/h kurzzeitig simultan allle elektromagnetischen Heizrollen-Rückschwenk-Schubsteller vom Steuergerät aus mit Betriebsstrom anzusteuern, womit dann die jeweiligen Heizrollen von den Reifenlaufflächen abgehoben werden und auch bleiben, bis die Fahrgeschwindigkeit wieder diese relative Steuergröße überschreitet.

Weiterhin wird durch den Abgleich der Kennfelder simultan mit einem Zeitschaltuhr- Stellglied ein intervallmäßig permanent fungierender Reifenaufheizmodus - bei stetig eingeschalteter Vorrichtung (bei geschlossener Schaltbrücke des Fahrzeugführer-Betätigungsschalters) - über den gesamten Fahrbetrieb ermöglicht.

Die jeweiligen Reifen-Heizrollen sind - dem jeweiligen Rad zugeordnet - in einem schwenkbeweglichen Bügelgestänge mittels beiderseitiger Kugellagerungen drehbeweglich gelagert, welches jeweils durch einen spezifisch definierten Zugfeder- Anzugswinkel einer an Chassis und eben diesem Gestänge angelenkten Zugfeder einen beiderseitig symmetrisch in Reifenan- und -rückschwenkrichtung wirksamen Übertotpunkt-Federschwenkmodus bis zum jeweiligen Endanschlag ausführen kann, sofern die für die jeweilige Richtung jeweils vom elektronischen Steuergerät direkt (und vom Fahrzeugführer-Betätigungsschalter indirekt) impulsierbaren elektromagnetischen Schubsteller durch ihre kurzzeitige Funktionsauslösung an dem Schubzapfenschaft des Bügelgestänges dasselbe über den Federtotpunktwinkelbereich hinaus in die gewünschte Richtung geschwenkt haben.

Insbesondere bei kraftradspezifischen Reifenaufheizvorrichtungen dieser Art in dem schwenkbeweglichen Bügelgestänge ein separater spezifischer Winkelnockenhebel abgezweigt, welcher simultan zum Reifen-Anschwenken der jeweiligen Heizrolle auf ein Zahnstangen-Schubelement einer selbsttätig retourschließbaren (Zahnrad-) Kotflügelheizrollenfenster-Drehklappenmechanik auftrifft.

Der Vorderradkotflügel weist somit eine variable Fensterung bzw. einen Heizrollen- Ausschnitt auf, welcher sich vor dem Auftreffen der Heizrolle auf die Reifenlauffläche öffnet, und beim Rückschwenken wieder durch den Torsionsdruck einer klappenaxial angelenkten Biegefeder geschlossen wird.

Die detaillierte Erläuterung über Aufbau und Funktion der dargestellten Erfindung erfolgt im Anschluß anhand der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 Schaubild mit schaltungstechnischem Funktionsverlauf anhand einer beispielhaften Installierung dieser Vorrichtung an einem Kraftrad, sowie die detaillierte Aufschlüsselung aller funktionsrelevanten Elemente.

Fig. 2 Lenkungsparallelführung des schwenkbaren Heizrollen- Bügelgestänges sowie Arretierung der jeweiligen Schubstellereinheiten an den mitlenkenden Lenkungsteilen von ein- und mehrspurigen KFZ.

Fig. 3 Schaltfunktionsschema im Blockschaltbild des als zentrale Steuereinheit fungierenden elektronischen Steuergeräts.

In der Fig. 1 ist das Schaubild mit schaltungstechnischem Funktionsverlauf anhand einer beispielhaften Installierung dieser Vorrichtung an einem Kraftrad sowie die detaillierte Aufschlüsselung aller funktionsrelevanten Elemente dargestellt.

Oben links ist das Schaubild der Installierung aller funktionsrelevanten Elemente kraftspezifisch zu sehen.

Daraus geht vor allem die kompatible elektronische Einfügung dieser Elemente hervor, welche nun mit der primären Stromquelle beginnend beschrieben werden.

Von (Starter)batterie (Klemme 30) aus fließt der Strom zum Zünd-Start-Schalter und wird dort primär zwischengeschaltet.

Da die Betriebsstromzufuhr für diese elektrische Reifenaufheizvorrichtung (Aufheizvorrichtung) an der Klemme 15 (Kl. 15) des Zünd-Start-Schalters anliegt/ihren Ursprung hat, kann dieselbe erst im Fahrbetrieb über Leitungssicherung, Vorwiderstand sowie den Betätigungsschalter zu der zentralen Steuereinheit, dem elektronischen Steuergerät, fließen.

Wird nun bei eingeschalteter Zündung bzw. Fahrtschalter (bei Elektromobilen) die rastbare Kontaktbrücke des Betätigungsschalters durch den Fahrzeugführer - bei damit beabsichtigter Reifenaufheizung - geschlossen, so fließt der Betriebsstrom zu einem als Thermistor (NTC/PTC-Widerstand) ausgelegten extern positionierten Temperatursensor und zum elektronischen Steuergerät.

Aufgrund dieser permanenten Betriebsstromzufuhr schaltet die Mikro- Computer-Einheit der zentralen Steuereinheit zum einen kurzzeitige Betriebsspannungsimpulse zu den beiden (bei PKW/Rennwagen - vier) elektromagnetischen Schub­ stellern, welche dabei kurzzeitig ihre Schubzapfen linear austeleskopieren - siehe gepunktete Linien nebst den bezüglichen Schaltsymbolen - und zum anderen permanent die jeweiligen Heizströme über die statischen Kohlebürsten-/rotierenden Rollenschleifringe in dessen jeweils zwischengeschalteten Widerstand-Heizelemente der Reifen-Heizrollen.

Somit sitzen diese Reifen-Heizrollen (Heizrollen) - wie hier dargestellt - auf den Laufflächen der aufzuheizenden Reifen permanent durch den am jeweiligen Rollenhalterungs- Bügelgestänge (Gestänge) angreifenden Zugfederdruck einer zwischen Chassis und eben diesem Gestänge angelenkten, im symmetrischen Übertotpunkt-Federschwenkmodus wirksamen Zugfeder auf bzw. rollen, da sie drehbeweglich gelagert sind, auf den Laufflächen ab.

Somit werden die elektrisch erzeugten (Heizrollen)-Wärmeenergien auf die jeweiligen (Profil)laufflächen transmittiert und dabei die Reifenlaufflächen aufgeheizt.

Die Stromstärke der in die Heizrollen einfließenden Heizströme wird in der Mikro- Computer-Einheit der zentralen Steuereinheit präzise und jeweils kennfeldgemäß nach den beiden Parametern Außenlufttemperatur sowie der Fahrgeschwindigkeit definiert.

Zum Zwecke der Außenlufttemperatur-Sensorierung ist der bereits erwähnte spezifische NTC/PTC-Widerstand (Thermistor) - siehe bezügliches Schaltsymbol - fahrzeugextern positioniert/arretiert, welcher dem steuergerätinternen Analog-Digital-Wandler - siehe auch Fig. 3 - durch steiles Ansteigen des Widerstandswertes um den Faktor 10 000 in einem sehr engen Temperaturbereich (bezüglich der Außentemperatur) temperaturabhängige Widerstandswerte übermittelt.

Das elektronische Steuergerät transformiert nun proportional bei relativ niedriger Außentemperatur größere sowie bei relativ hoher Außentemperatur geringere Heizströme kennfeldgemäß zu den radialen Widerstands-Heizelementen der Reifen-Heizrollen. Dadurch wird der Reifenlaufflächen-Heizparameter stets konstant durch diesen steuergeräteinternen Kennfeldabgleich auf den haftreibungsbegünstigendsten Wert eingestellt/gehalten.

Die Fahrgeschwindigkeit wird permanent im Fahrbetrieb mittels eines induktiven Raddrehzahlsensors, welcher hier nebst der diesbezüglichen Naben- Induktionsverzahnung - siehe auch Fig. 3 - am Hinterrad ersichtlich ist, erfaßt und gleichfalls des elektronischen Steuergerätes als analoge Meßwertgröße übermittelt/zugeleitet.

Durch den elektronischen Abgriff/Abgleich eines weiteren Kennfeldes werden die Heizströme zu den Reifen-Heizrollen, welche von der Steuer- Endstufe des elektronischen Steuergerätes - siehe auch Fig. 2 - abtransformiert werden, im Hinblick zur progressiven Geschwindigkeits-Reifen/Fahrbahn-Rollreibungserwärmung derart proportional dosiert, so daß bei relativ niedriger Fahrgeschwindigkeit größere und bei relativ hoher Fahrgeschwindigkeit geringere Heizströme in die Heizelemente einfließen, wodurch ebenfalls im elektrischen Aufheizmodus der definitive Reifenlaufflächen-Heizparameter stets konstant auf den haftreibungsbegünstigenden Parameter eingestellt/gehalten wird.

Nach dem Aufheizvorgang, dessen Zeitdauer durch ein Zeitschaltuhr- Steuerglied definiert und geschaltet wird, steuert das elektronische Steuergerät unabhängig davon, ob die Schaltbrücke des Betätigungsschalters noch geschlossen ist, selbsttätig die beiden (bei PKW/Rennwagen - vier) jeweils gegenseitig positionierten/arretierten elektromagnetischen Schub­ steller an - siehe bezügliche Schaltsymbole -, welche dabei gleichfalls kurzzeitig ihre Schubzapfen linear austeleskopieren, und unterbricht die jeweilige Heizstromzufuhr, womit der elektrische Reifen-Aufheizmodus automatisch für eine (elektronisch ermittelte) Zeitdauer beendet wird.

Natürlich sind in der Mikro-Computer-Einheit bzw. auf den jeweils spezifischen Kennfeldern auch die parametrische Einflußgröße der Aufheizbarkeit, sowie die dementsprechend bezügliche Fahrbahnrollreibungshaftung der/des gefahrenen Reifen(materials) abgespeichert bzw. dienen als elektronische Steuereinfluß- Abgleichgrößen.

Bleibt der Betätigungsschalter auch weiterhin permanent geschlossen, und werden die Reifen aufgrund der präsenten Außentemperatur/Fahrgeschwindigkeit auf bituminösem Fahrbahnbelag nicht schon allein genügend aufgeheizt, so regt das elektronische Steuergerät automatisch nach einer (in der internen Mikro-Computer-Einheit) definierten Zeitdauer gemäß aller sensorisch erfaßten bzw. abgespeicherten Parameter erneut alle aufheizrelevanten Elemente dieser Aufheizvorrichtung an, bis der gewünschte Heizparameter wieder erzielt wird.

Diese automatisch gesteuerten Reifen-Aufheizintervalle können von diesem elektronischen Steuergerät permanent über die gesamte Fahrt-/Rennstrecke gesteuert werden, womit diese Streckenabschnitte stets mit optimal aufgeheizten und somit auch haftreibungsbegünstigendsten Fahrzeugreifen befahren werden können.

Bei KFZ mit v/h unterschiedlich großen Fahrzeugreifen bzw. Abrollradien muß die elektronische Ansteuerung der (an-/rückschwenkrelevanten) elektromagnetischen Schubsteller bzw. der jeweiligen (Widerstand-)Heizelemente auch achsenweise selektiv vom elektronischen Steuergerät aus erfolgen, da Räder mit geringerem Abrollumfang bei diesem Modus schneller aufgeheizt sind als größere Räder.

Im Zeichenfeld rechts daneben sind die aufheizrelevanten Elemente dieser Aufheizvorrichtung (außer den elektromagnetischen Schubstellern, Temperatursensor etc.) vergrößert und numeriert im Aufheizmodus dargestellt, deren Erläuterung nun im Anschluß anhand der jeweiligen Bezugszeichen erfolgt.

• 1 = axial schwenkbares Heizrollenhalterungs-Bügelgestänge (die Bezugslinie zeigt da­ bei auf den unteren Teil des Schwenkarms desselben), in deren Bügelzangenenden jeweils die Reifenheizrolle 6 durch spezifische gemäß einer langen Standzeit aus­ gelegte (Doppelrillenschräg)kugellager axial gelagert ist.
• 2 = interne (Silent)-Lagerbuchse des Bügelgestänge-Schwenkarms, durch welche dasselbe mittels Lagerbolzen etc. schwenkbeweglich am Chassis, oder bei ge­ lenkten Rädern an der unteren Gabelbrücke (bei Motorrad) bzw. am gelenkten Achsschenkel/Spurstangen(hebel) bei mehrspurigen KFZ, angelenkt ist.
• 3 = Schwenkzapfenschaft des Bügelgestänge-Schwenkarms, welcher jeweils die linearen Teleskopierbewegungen der beiden zueinander gerichteten elektro­ magnetischen Schubsteller(-Schubzapfen) aufnimmt, welche dann definitiv durch den Lagerbuchsen-Chassis-Anlenkpunkt in eine jeweils gegenseitige Schwenk­ bewegung axial umgelenkt wird.
• 4 = spezifisch in Länge/Federrate definierte Zugfeder, welche durch einen ebenfalls spe­ zifisch definierten Anzugswinkel/Anlenkpositionierung und Federrate einen beider­ seitig in Reifenan- und -rückschwenkrichtung symmetrisch wirksamen Übertotpunkt- Federschwenkmodus (bis zum jeweiligen Endanschlag) bewirkt, sofern die für die jeweilige An-/Abschwenkrichtung jeweils vom elektronischen Steuergerät direkt (und vom (Fahrzeugführer-)Betätigungsschalter indirekt) impulsierbaren elektromag­ netischen Schubsteller durch ihre kurzzeitige Funktionsauflösung an dem Schub­ zapfenschaft 3 des Bügelgestänges, dasselbe über den Federtotpunktwinkelbereich hinaus in die jeweilige gewünschte Richtung geschwenkt haben.
• 5 = (Winkel)nockenhebel, welcher nur bei kraftradspezifischen Aufheizvorrichtungen dem Bügelgestänge abgezweigt ist, um simultan beim Reifen- Anschwenken der jeweiligen Heizrolle 6 auf ein Zahnstangen-Schubelement einer selbsttätig retour-schließbaren (Zahnrad-)Kotflügelheizrollenfenster-Drehklappen­ mechanik (zur Öffnung derselben) aufzutreffen.
• 6 = Reifen-Heizrolle, welche jeweils der querschnittlichen Kontur der daran abrollenden aufzuheizenden Reifen-Lauffläche, in diesem Fall dem querschnittlich radialen Motorradreifen, parallel angepaßt sein muß.
  Aus dieser querschnittlichen Darstellung wird auch das in dem reifenkontaktierenden Kunststoffschichtbelag (z. B. Teflon) eingearbeitete/eingegossene elektrisch spezi­ fisch definierte Widerstand-Heizelement ersichtlich, dessen konstruktive Abwicklung im untersten linken Zeichenfeld dargestellt ist (gestrichelte Linie = Windungsamplitu­ den des Heizelementes) und deren Leiterenden jeweils an einem der beiden rollen­ externen eigenen Kollektor-Schleifringkontakte 7 kontaktiert sind.
  Das interne (Kern)material muß leicht, elastisch (wegen der Erwärmung) und besonders im Lagerungsbereich bruchresistent ausgelegt sein.
• 7 = Kollektor-Schleifringkontakte, auf welche die statischen Kohlebürsten - die stromzuleitende vom elektronischen Steuergerät, sowie die Massekontaktierende - durch speziellen Federdruck aufsitzen.
• 8 = elektronisches Steuergerät, dessen interne Schaltfunktionen funktionsspezifisch für diese Aufheizvorrichtung prädestiniert sind.
• 9 = induktiver Raddrehzahlgeber, bestehend aus dem elektromagnetischen Sensor und der Radnaben-Induktionszahnscheibe, welche dem nachgeschalteten steuergerät­ internen Analog-Digital-Wandler im Fahrbetrieb permanent die Fahrge­ schwindigkeit übermittelt.
  Im unteren Zeichenfeld daneben wird bei "A" der Übertotpunkt-Federschwenkmodus/ Zugfeder-Anzugswinkel des (Vorderrad-)Heizrollen-Bügelgestänges in der Rück­ schwenkposition, sowie bei "B" in der reifenkontaktierenden Anschwenkposition dargestellt.
  Diese nach dem Motorrad-Kippständerprinzip funktionierende Zugfederpositio­ nierung/-anlenkung gewährleistet den fahrbetrieblichen Heizrollen-Reifenandruck gemäß einer spezifisch hierfür definierten Federrate, welche dabei auch im Rück­ schwenkmodus bei Überschreitung des spezifischen Totpunktwinkels wirksam wird. Der abgezweigte (Winkel)nockenhebel 5 ist hierbei schwarz dargestellt.

Im darunterliegenden Zeichenfeld ist die motorrad(vorder)kotflügelrelevante (Zahnrad)Kotflügelheizrollenfenster-Drehklappenmechanik schematisch dargestellt, deren detaillierte elementare Erläuterung nun anhand der jeweils anstehenden numerischen Bezeichnungen erfolgt.

• h = hinteres (rückwärtiges) Kotflügelsegment/v = vorderseitiges Kotflügelsegment
• l = Auflaufnockensegment des (Winkel)nockenhebels 5 - siehe "A"/"B" -, welches simultan beim Reifen-Anschwenken der jeweiligen bügelgestängeinternen Heizrolle 6 auf dem Zahnstangen-Schubelement 2 gemäß seiner unteren radialen Nocken­ fläche obig auf-/abläuft, wodurch die externe Drehklappenachsverzahnung 3, die daran drehfest verbundene Drehklappe im Sinne einer variablen Heizrollenein­ schwenköffnung - siehe die jeweils bewegungsrelevanten Pfeile - öffnet.
  An Drehklappe/statischem Kotflügelsegment ist ferner eine spezielle Biegefeder 7 klappenaxial angelenkt, welche beim Rückschwenken der Heizrolle-/(Winkel) nockenhebel den notwendigen Torsionsdruck zur selbsttätigen Klappenschließung aufbringt.
  Das Zahnstangen-Schubelement 2 wird dabei an einer seitlich überstehenden line­ aren Führungsschiene 4 - siehe auch Obenansicht dieses Elementes 4′ - intern einer querschnittlich angemaßten Führungsklaue 10, welche seitlich am Kotflügel arretiert (angeschraubt) ist, geführt.

In der Fig. 2 ist die Lenkungsparallelführung des schwenkbaren Heizrollen- Bügelgestänges 1, sowie die Arretierung der jeweiligen Schubstellereinheiten an den mitlenkenden Lenkungsteilen von ein-/mehrspurigen KFZ dargestellt. Im unteren Zeichenfeld ist rechts eine untere Gabelbrücke - von oben gesehen - dargestellt, wie sie bei Motorrädern mit dieser elektrischen Reifenaufheizvorrichtung - siehe Strich-Punkt- Bezugslinie -, die lenkparallele Schwenkbarkeit dieser Elemente gewährend, konzipiert sein muß.

Wie hieraus hervorgeht, weist dieses Gabelbrücke eine rückwärtige Verlängerung/Montageplattform auf, welche mit der Gabelbrücke in seiner Ebene liegt bzw. eventuell bei dichtanliegenden (Doppelrohr)-Fahrgestellverzweigungen (der vertikale/horizontalen Schwenkfreiheit Rechnung tragend) nach unten abgewinkelt, verkürzt ist.

Dieses Trägerelement integriert zum einen die (beiderseitigen) Schwenkachsaufnahmensegmente (Lageraugenböcke), in deren Mitte die interne (Silent)-Lagerbuchse des Bügelgestängen-Schwenkarms (siehe Fig. 1) konzentrisch gelagert ist, und zum anderen sind oberhalb zu dessen Schwenkzapfenschaft jeweils die linear zueinander liegenden elektromagnetischen Schubstellereinheiten positioniert/arretiert.

Bei der hier schematisierten Steuerstellung wäre im Gegensatz zum danebigen Motorrad- Schaubild der Bügelgestänge-Schwenkarm/die Vorderrad-Heizrolle von der bezüglichen Reifen-Lauffläche zurückgeschwenkt, wo er/sie durch die unten an diesem Element lenkschwenkbewegliche Zugfeder (siehe auch Fig. 1) auch gehaltert wird.

Innerhalb des oberen Zeichenfeldes ist die lenkparallele Führung der Heizrollen- Bügelgestänge 1 nebst den jeweiligen Schubsteller an den Lenkungsteilen von mehrspurigen KFZ mittels zweier Lenkstellungsperspektiven - bei links kontaktierten und rechts entkontaktierten Reifen-Heizrollen - dargestellt, deren elementar-funktionale Erläuterung nun im Anschluß anhand der jeweiligen anstehenden numerischen Bezeichnung erfolgt.

• 1 = axial schwenkbares Heizrollen(halterungs)-Bügelgestänge, in deren Bügelzangen­ enden jeweils die querschnittlich-laufflächenparallele Heizrolle durch­ - gemäß einer langen Standzeit - ausgelegte (Doppellrillenschräg)kugellager axial gelagert ist.
  Dieses Bügelgestänge 1 weist in seinem Schwenkarm jeweils eine positionierte (Silent)-Axialgelenkbüchse 2 auf, welche mittels eines Lagerbolzens jeweils einer Achsschenkel-Spurstangen-Gestänge­ abzweigung 5 schwenkflexibel angelenkt ist.
  Oberhalb dieser eingearbeiteten Axialgelenkbüchse 2 befindet sich der in die Schub­ linie der Schubsteller 4 reichenden Schwenkanschlagschaft 3 dieses jeweiligen Elementes.
• 2 = Axialgelenk, bestehend aus den vorgenannten Elementen, durch welche die je­ weilige Heizrolle direkt stets lenkschwenkparallel zum jeweiligen bezüglichen Rad, was insbesondere aus der rechts gezeichneten Kurvenfahrt-Lenkstellung hervor­ geht, geführt/mitgeschwenkt wird.
• 3 = Schwenkanschlagschaft, welcher als oberes Segment des Heizrollen-Bügelgestänges 1 ausgebildet, in die Schubsteller-Schublinie (rechtwinklig) "hineingebogen" ist.
• 4 = elektromagnetische Schubsteller, deren Halterungs-/arretierungsgestänge, worauf die ganz rechts gezeichnete Bezugslinie weist, über das jeweilige als konzentrische Schwenkachse fungierende Spurstangen(hebel)gelenk mit der jeweiligen Achs­ schenkel-/Spurstangen-Gestängeabzweigung 5 torsionsresistent verbunden ist, so daß auch diese Elemente lenkbewegungsparallel zum zugehörigen Rad geführt/mitge­ schwenkt werden.
• 5 = Achsschenkel-/Spurstangen-Gestängeabzweigung, welche einerseits durch eine dem jeweiligen Achsschenkel umgreifende Lagerbüchse mit demselben axial-(federbe­ wegungs)schwenkbeweglich verbunden und andererseits mittels eines Gestängeab­ zweigs an dem jeweiligen Spurstangen(hebel)gelenk zum Zwecke der Höhenniveau­ konstantierung, sowie aus vorerläutertem Grund angelenkt ist.
  An den jeweiligen Spurstangen(hebel)gelenk-Anlenkpunkten müssen gleichfalls federungselastisierende Silent-Lagerbüchsen vorgesehen werden.

In der Fig. 3 ist das Schaltfunktionsschema der Komponenten des als zentrale Steuereinheit fungierenden elektronischen Steuergerätes im Blockschaltbild dargestellt.

Kernstück dieses eigens für diese fahrbetrieblich wirksame Aufheizvorrichtung konzipierten elektronischen Steuergerätes ist die Mikro-Computer-Einheit, welche unter anderem den Mikroprozessor integriert, der wiederum alle Daten, einschließlich der beiden - hier auch graphisch dargestellten - Kennfelder, sowie die Programme zur Erfassung der digital ummodulierten Eingangsgrößen und zur (selektiven) Berechnung der jeweiligen Ausgangsgrößen speichert. Der Speicher kann dabei in Form eines EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) ausgeführt sein. Dieser Datenspeicher muß bei flexibler Verwendung verschiedener Reifen(größen) kompakt auswechselbar integriert sein, so daß er entweder auf die/das dann verwendete Reifengröße/-material umprogrammiert oder gegen einen entsprechend umprogrammierten Datenspeicher konvertiert werden kann.

Dieser Mikro-Computer-Einheit ist der Impulsumformer Analog-Digital-Wandler (Umsetzer) steuergeräteintern vorgeschaltet, welcher die analogen Eingangssignale des induktiven Fahrgeschwindigkeitssensors, sowie des (NTC-PTC-Widerstand)- Temperatursensors in jeweils proportional definierte Digitalsymbole (Rechtecksignale) derart ummoduliert, so daß sie dann mikrocomputerintern weiterverarbeitet werden können.

Sobald der Betriebsstromfluß zum elektronischen Steuergerät vom Fahrzeugführer (-Betätigungsschalter) durchgeschaltet wird, ist es aktiviert und steuert jeweils funktionsspezifisch modulierte Ausgangssignale/Steuerstromgrößen über die Steuer-Endstufe an die reifenaufheizrelevanten Aktoren dieser Aufheizvorrichtung, welche hier rechts jeweils durch quadratisch gerahmte Symbole dargestellt sind.

Die mit "M" bezeichneten Symbole verbildlichen dabei die vier (bei PKW/Rennwagen - acht) elektromagnetischen Schubstellereinheiten, die mit "H" bezeichneten die jeweils rolleninternen Widerstand-Heizelemente, deren Anzahl sich bei mehrspurigen KFZ ebenfalls entsprechend potenziert.

Darunter ist ein solches elektronisches Steuergerät in der rückwärtigen Ansicht mit Platineneinblick dargestellt.

Die elektronischen Produktkomponenten, welche da lauten: metallische Grundplatte, Dickschichtplatte, Kondensatoren-Chip, IC für elektronisch geregelte Reifen- Aufheizsteuerung, Meßwiderstand (Stromerfassung), Transitor-Endstufe, Leiterbahnen, Dioden-Chip, sowie der trivialen Kontaktleiste für die Anschlußdrähte sind hierbei bezüglich ihrer komponentären Verkoppelung analog zu herkömmlichen KFZ- Antriebsaggregat-Steuergeräten integriert/angeordnet.

Claims (12)

1. Fahrbetrieblich wirksame Aufheizvorrichtung für Kraftfahrzeugreifen, dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrbetrieb die Reifen durch jeweils eine an dem Reifen unter Federdruck anliegende, axial-drehbewegliche Reifen-Heizrolle (6) zu einem Heizparameter aufgeheizt werden, durch die Reifen-Heizrolle (6) eine für diesen Heizparameter, welcher den Haftreibungswert des Reifens begünstigt, benötigte Wärmeenergie jeweils auf die Profillauffläche transmittiert wird, und die benötigte Wärmeenergie so groß ist, daß sie, abhängig von der Umgebungstemperatur, eine optimale Reifenhaftreibung auf bituminösem Fahrbahnbelag ergibt.

2. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zentrale Steuereinheit für die Aufheizvorrichtung ein elektronisches Steuergerät dient, das bei Zuschaltung der Stromzufuhr von einem Betätigungsschalter aus alle Reifen-Heizrollen (6) durch ein simultanes kurzzeitiges Ansteuern elektromagnetischer Schubsteller an die rotierenden Reifenlaufflächen schwenkt.

3. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät simultan zum Anschwenken der Reifen-Heizrollen (6) an die Reifen permanent definierte Heizströme über jeweils zwei statische Kohlebürsten (+; -) in die dann rotierenden Kollektor-Schleifringe (7) der Reifen-Heizrollen (6) schaltet.

4. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den jeweiligen Kollektor-Schleifringen (7) jeweils ein Widerstand-Heizelement zwischengeschaltet ist, welches in einem radialen, reifenkontaktierenden sowie relativ abriebfesten Kunststoff-Schichtbelag der Reifen-Heizrollen (6) in entsprechenden, radial umlaufenden Windungsamplituden flächenkongruent zu den aufheizenden Reifen­ laufflächen verlegt/eingegossen ist, welches dann den Kunststoff-Schichtbelag aufheizt.

5. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät mittels eines extern positionierten (NTC/PTC- Widerstand)-Temperatursensors im Fahrbetrieb permanent die Umgebungstemperatur ermittelt und proportional dazu - mittels elektronischem Abgriff/Abgleich eines internen Kennfeldes - die Heizströme zu den Reifen-Heizrollen (6) dosiert, so daß bei relativ niederiger Umgebungstemperatur größere und bei relativ hoher Umgebungstemperatur geringere Heizströme von der zentralen Steuereinheit festgelegt werden.

6. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät mittels eines induktiven Raddrehzahlgebers permanent im Fahrbetrieb die präsente Fahrgeschwindigkeit ermittelt, um dabei proportional zur ermittelten Fahrgeschwindigkeit - durch elektronischen Abgriff/Abgleich eines weiteren Kennfeldes - die Heizströme zu den jeweiligen Reifen-Heizrollen (6) zu dosieren, so daß bei relativ niedriger Fahrgeschwindigkeit größere und bei relativ hoher Fahrgeschwindigkeit geringere Heizströme vom Steuergerät festgelegt werden.

7. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit gleichzeitig auch dazu dient, um bei Unterschreitung eines als relative Steuergröße definierten Wertes von ca. 15 km/h bzw. 9 miles/h kurzzeitig simultan alle elektromagnetischen (Heizrollen-Rückschwenk-)Schub­ steller vom elektronischen Steuergerät aus mit Betriebsstrom anzusteuern, um die jeweiligen Reifen-Heizrollen (6) so lange von den Reifen-Laufflächen abzuheben, bis die Fahrgeschwindigkeit wieder diese relative Steuergröße überschreitet.

8. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufheizvorgang, dessen Zeitdauer durch ein Zeitschaltuhr-Steuerglied festgelegt und geschaltet wird, das elektronische Steuergerät selbsttätig - unabhängig davon, ob die Schaltbrücke des Ein/Aus-Betätigungsschalters noch geschlossen ist - die elektromagnetischen Schubsteller ansteuert, welche dabei kurzzeitig ihre Schubzapfen linear austeleskopieren, und die jeweilige Heizstromzufuhr unterbrechen, womit die elektrische Aufheizung der Reifen automatisch beendet wird.

9. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Kennfeldern die Einflußgröße der Aufheizbarkeit, sowie die Fahrbahnrollreibungshaftung der/des Reifen(materials) abgespeichert sind und somit als elektronische Steuereinfluß-Abgleichgrößen dienen.

10. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei permanent geschlossener Schaltbrücke des Ein/Aus-Betätigungsschalters - auch nach dem automatischen Rückschwenken der Reifen-Heizrollen (6), wenn die Reifen aufgrund der Außentemperatur/Fahrgeschwindigkeit auf dem bituminösen Fahrbahnbelag nicht allein schon genügend aufgeheizt werden, das elektronische Steuergerät automatisch nach einer definierten Zeitdauer gemäß der sensorisch erfaßten bzw. abgespeicherten Parameter, erneut die Aufheiz-Vorrichtung ansteuert, bis der gewünschte Heizparameter wieder erreicht wird.

11. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Reifen-Heizrollen (6) jeweils in einem schwenkbeweglichen Bügelgestänge mittels beiderseitiger Kugellagerungen drehbeweglich gelagert sind, wobei das Bügelgestänge durch einen definierten Zugfeder-Anzugswinkel/Anlenk­ positionierung und Federrate einer an Chassis und an diesem Bügelgestänge angelenkten Zugfeder einen beiderseitig symmetrisch - in An-/Rückschwenkrichtung - wirksamen Übertotpunkt-Federschwenkmodus bis zum jeweiligen Endanschlag ausführen kann, sofern die für die jeweilige An-/Rückschwenkrichtung jeweils vom elektronischen Steuergerät direkt (und vom Fahrzeugführer-Betätigungsschalter indirekt) impulsier­ baren elektromagnetischen Schubsteller durch ihre kurzzeitige Funktionsauslösung an dem Schubzapfenschaft des Bügelgestänges das Bügelgestänge - über einen Federtotpunktwinkelbereich hinaus - in die gewünschte Richtung geschwenkt haben.

12. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Aufheizvorrichtung in einem Kraftrad dem schwenkbeweg­ lichen Bügelgestänge ein separater Winkelnockenhebel abgezweigt ist, welcher simultan zum Reifen-Anschwenken der jeweiligen Reifen-Heizrolle (6) auf ein Zahnstangen- Schubelement einer selbsttätig schließbaren (Zahnrad-)Kotflügelheizrollenfenster- Drehklappenmechanik auftrifft und dadurch ein Heizrollen-Ausschnitt des Vorderradkotflügels vor dem Auftreffen der Reifen-Heizrolle (6) auf die Reifen- Lauffläche öffnet und beim Rückschwenken wieder durch den Torsionsdruck einer klappenaxial angelenkten Biegefeder (7) geschlossen wird.