DE19745734A1 - Abriebsensor zur Erfassung der Profiltiefe eines Reifens von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abriebsensor zur Erfassung der Profiltiefe eines Reifens von Kraftfahrzeugen.

Zur Anzeige der Abriebtiefe bzw. der Profiltiefe von Reifen ist es bekannt, in die Lauffläche bzw. in die Profilstollen Schichten unterschiedlicher Farbe einzubringen. In Abhängigkeit von dem erreichten Abrieb eines Profilstollens werden verschiedene Farben sichtbar, durch die jeweils optisch das Ausmaß eines Abriebs festgestellt werden kann.

Da die Abriebtiefe bzw. die Profiltiefe eines Reifens bekanntermaßen den Reibwert eines Reifens stark beeinflußt ist es wünschenswert, eine derartige Information für elektrisch gesteuerte Fahrzeugfunktionen, die insbesondere von einer Reibwertschätzung abhängen, zur Verfügung zu stellen. Eine elektrische Erfassung der bekannten farbcodierten Abriebsensoren ist nur mit hohem Aufwand möglich.

In elektronischen Steuergeräten sind derzeit Algorithmen zur Schätzung des Reifenumfangs bekannt, durch die theoretisch über die Änderung des Rei­ fenumfangs der Abrieb berechnet werden könnte. Diese bekannten Algo­ rithmen vernachlässigen jedoch üblicherweise langsam abnehmende Abso­ lutwerte und sind für die genaue Ermittlung der Abriebtiefe zu ungenau, da sie zudem durch den Fülldruck stark beeinflußt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Abriebsensor eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß er eine genaue Ermittlung des Abriebs bzw. der Profiltiefe ermöglicht und ein Meßsignal liefert, das elektrisch weiterverar­ beitet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Ge­ genstände der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist in zumindest einem Profilstollen einer Reifenlauffläche ein vom Abrieb abhängiges elektrisches oder elektromagnetisches Meßele­ ment eingegossen. Das Meßelement wirkt mit einer in den Reifen ebenfalls eingegossenen Sensorschaltung zusammen, deren Ausgangssignal zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeinheit, vorzugsweise drahtlos bzw. telemetrisch, übermittelt wird. Dieses vom Abrieb abhängige Meßele­ ment ermöglicht eine kontinuierliche oder zumindest stufenweise (quasi­ kontinuierliche) Erfassung der Abriebtiefe bzw. Profiltiefe.

Vorzugsweise besteht das Meßelement aus einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Schlaufen, die nacheinander bei jeweils unterschiedlicher Abrieb­ tiefe in Form öffnender Schalter durch den Fahrbetrieb durchgetrennt wer­ den.

Alternativ ist das Meßelement ein im Profilstollen enthaltenes Material, des­ sen elektrische oder magnetische Eigenschaften (z. B. Größe des elektri­ schen Widerstands, Art des Dielektrikums, magnetische Dämpfung) sich mit der Abriebtiefe ändern. Dabei kann das im Profilstollen enthaltene Material auch das Reifenmaterial der Lauffläche selbst sein.

Die Sensorschaltung weist vorzugsweise ein Senderelement auf, das das mittels des Meßelements erhaltene elektrische Meßsignal als Ausgangs­ signal drahtlos, beispielsweise zu elektronischen Steuergeräten von Fahr­ werksregelsystemen, übermittelt. Vorrichtungen für drahtlose Signalübertra­ gungen von Reifensignalen sind beispielsweise im Zusammenhang mit Rei­ fendrucküberwachungssystemen als Transponder bekannt (z. B. DE 41 12 738 A1).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Reifenaufbau mit einem erfindungsge­ mäßen Abriebsensor,

Fig. 2 ein im Profilstollen enthaltenes elektrisches Meßelement in Form von elektrisch leitenden Schlaufen und

Fig. 3 ein im Profilstollen enthaltenes Meßelement als Material, des­ sen elektrischer Widerstand sich mit der Abriebtiefe ändert.

In Fig. 1 ist ein vorzugsweise schlauchloser Reifenausschnitt dargestellt, der eine Karkasse 1 mit luftdichter Gummischicht, einen Gürtel 2 und eine Lauf­ fläche 3 mit Profilstollen 4 aufweist. Zwischen der Karkasse 1 oder dem Gürtel 2 und der Lauffläche 3 ist ein Abriebsensor 5 eingegossen. Zum Auf­ bau des Abriebsensors 5 sind in Fig. 2 und Fig. 3 Ausführungsbeispiele dar­ gestellt. Das Ausgangssignal des Abriebsensors 5 wird telemetrisch zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeinheit 7, vorzugsweise einem elektronischen Steuergerät für Fahrdynamiksysteme, übermittelt. Die Aus­ werteeinheit 7 erhält über den Abriebsensor 5 somit die Information der Pro­ filtiefe 6 der Lauffläche 3.

Das elektrische oder elektromagnetische Meßelement (5.3, 5.4) wird vor­ zugsweise in einem Profilstollen 4 in der Mitte der Lauffläche 3 angeordnet, damit das Meßergebnis unabhängig von einseitigem Abfahren und von der Laufrichtung ist.

In Fig. 2 besteht der Abriebsensor 5 aus einer Sensorschaltung 5.1, die mit einem im Profilstollen 4 eingegossenen elektrischen Meßelement 5.3 zu­ sammenwirkt, und aus einer Sendeeinheit 5.2, die zur telemetrischen Über­ mittlung des Ausgangssignals der Sensorschaltung 5.1 an die Auswerteein­ heit 7 zuständig ist.

Das im Profilstollen 4 eingegossene elektrische Meßelement 5.3 besteht aus einer Mehrzahl, hier aus drei, elektrisch leitenden Schlaufen (z. B. Kupfer­ drähte) die unterschiedlich tief im Profilstollen 4 eingebracht sind. In Abhän­ gigkeit von der Abriebtiefe werden von außen nach innen nacheinander die Schlaufen des Meßelements 5.3 in Form sich öffnender Schalter durch die Fahrbahnoberfläche während des Fahrbetriebs durchgetrennt. Die Sensor­ schaltung 5.1 erkennt in Abhängigkeit vom Zustand der elektrisch leitenden Schlaufen (durchgetrennt oder nicht durchgetrennt) einen geöffneten oder geschlossenen Schalter entsprechend der momentanen Abriebtiefe bzw. Profiltiefe 6. Mittels dieser Schaltersignale erzeugt die Sensorschaltung 5.1 ein Ausgangssignal, das der Profiltiefe 6 entspricht.

In Fig. 3 besteht das elektrische Meßelement 5.4 aus einem Material, des­ sen elektrischer Widerstand sich mit der Abriebtiefe ändert. Hierzu kann das Material des Profilstollens 4 bzw. der Lauffläche 3 selbst verwendet werden, da dieses Material elektrisch leitfähig ist. Der Abrieb wirkt sich wie ein Ab­ trennen eines parallelgeschalteten Widerstands (vgl. gestrichelte Linien) aus, so daß mit zunehmender Abriebtiefe bzw. abnehmender Profiltiefe 6 eine Erhöhung des elektrischen Widerstandswertes in der Sensorschaltung 5.1 erfaßt wird. Der von der Sensorschaltung 5.1 gemessene Widerstandswert ist ein Maß für die Profiltiefe 6. Anstelle eines Materials, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Abriebtiefe ändert, können auch Widerstandswen­ delelemente in Form parallel geschalteter Widerstände verwendet werden, was jedoch einen erhöhten Aufwand bezüglich des elektrischen Meßele­ ments erfordert.

Durch den Abrieb des elektrischen Meßelements 5.4 in Fig. 3 ändert sich auch das Dielektrikum, was beispielsweise bei einer kapazitiven Messung als Alternative ausgenutzt werden kann. Problematisch bei der Wider­ standsmessung oder bei einer kapazitiven Messung ist jedoch der Fall, daß die Profilstollen mit Wasser, z. B. auch Salzwasser, benetzt sein können. Durch diesen Fall verfälschte Meßergebnisse werden vorzugsweise durch eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrbahnnässe ausgeblendet.

In einer Weiterbildung des Meßelements 5.4 können der Gummimischung des Reifenmaterials im Profilstollen 4 ferromagnetische Eisenteilchen beige­ setzt werden. In diesem Fall weist vorzugsweise die Sensorschaltung 5.1 eine Spule auf, die ein Wechselfeld ausstrahlt. Das Wechselfeld wird durch die Menge der Eisenteilchen, die wiederum von der Abriebtiefe abhängt, be­ einflußt (magnetische Dämpfung) und von der Sensorschaltung 5.1 entspre­ chend ausgewertet.

Die Integration des Abriebsensors 5 in die oberste Gummischicht des Rei­ fens (Lauffläche 3) vermeidet eine Durchführung von Kabeln durch den Gürtel 2 oder durch die Karkasse 1. Die telemetrische Übertragung vermei­ det ein aufwendiges Kabelwerk zur Übertragung vom rotierenden Rad auf die Karosserie des Fahrzeuges.

Am Abriebsensor 5 kann beispielsweise ein Mikrochip angebracht sein, der noch weitere Informationen über den Reifen enthält und an die Auswerteein­ heit 7 übermittelt. Derartige Informationen sind beispielsweise der Reifentyp, die Breite des Reifens, die ursprüngliche Profiltiefe und das Herstellungsda­ tum für die Ermittlung des Alters.

Vorzugsweise erfolgt die Abtastung des Meßsignals nur dann, wenn sich das Meßelement nicht im Latsch befindet, wodurch eine Vielzahl von Störeffek­ ten vermieden wird.

Durch die mittels des Abriebsensors zur Verfügung stehenden Informationen über den Reifen ermöglichen insbesondere eine sehr genaue Reibwerter­ mittlung.

Claims (4)

1. Abriebsensor (5) zur Erfassung der Profiltiefe (6) eines Reifens von Kraft­ fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Profilstollen (4) eines Reifens ein vom Abrieb abhängiges elektrisches oder elektromagneti­ sches Meßelement (5.3; 5.4) eingegossen ist, das mit einer in den Reifen ebenfalls eingegossenen Sensorschaltung (5.1) zusammenwirkt, deren Ausgangssignal zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeinheit (7) übermittelt wird.

2. Abriebsensor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (5.3) aus einer Mehrzahl elektrisch leitender Schlaufen be­ steht, die nacheinander bei jeweils unterschiedlicher Abriebtiefe in Form öffnender Schalter durch den Fahrbetrieb durchgetrennt werden.

3. Abriebsensor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (5.4) ein im Profilstollen enthaltenes Material ist, dessen elektrische oder magnetische Eigenschaften sich mit der Abriebtiefe än­ dern.

4. Abriebsensor nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Profilstollen enthaltene Material das Reifenmaterial selbst ist.