DE4425760A1

DE4425760A1 - Erdungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraft- oder Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE4425760A1
Application number: DE19944425760
Authority: DE
Inventors: Gertraud Oppitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1995-02-02
Also published as: ATA149193A; AT402716B

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungsvorrichtung für ein Fahrzeug, wie sie im Oberbe griff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.

Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung von unerwünschten Aufladungen insbesondere von Blechteilen bzw. der Karosserie eines Kraftfahrzeuges an den Fahrachsen bzw. am Chassis desselben Erdungselemente, meist leitende Ketten bzw. Netze oder Bänder aus derartigen Materialien, insbesondere Kupfer oder auch Stahlketten anzuordnen, die eine Erdung der Karosserie bewirken. Nachteilig ist bei diesen leitenden Bändern, ins besondere Gummibändern oder Ketten oder Netzen, daß diese aufgrund des Mitschlei fens auf der Fahrbahn einem relativ hohen Verschleiß unterliegen und daher nach kür zester Zeit unwirksam werden. Die bei nicht ausreichender Erdung der Karosserie des Kraftfahrzeuges auftretenden Aufladungen sind nicht nur für den Benutzer derartiger Fahrzeuge, falls diese mit der Hautoberfläche der Karosserie zu Nahe kommen, wegen der dabei auftretenden Spitzenentladungen sehr unangenehm, sondern können auch zur Störung von elektronischen Geräten im Kraftfahrzeug führen. Darüber hinaus können sie bei Tankfahrzeugen zu Entzündungen von Treibstoffdämpfen bzw. bei Flugzeugen beim Landevorgang zu Reifenentzündungen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verschleißsicheres Erdungssystem für Kraftfahrzeuge mit rotierenden Reifen zu schaffen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Vorteil dieser relativ einfach erscheinenden Maß nahme liegt darin, daß entsprechend dem Fortschritt der Abnutzung der Lauffläche der Räder die Seitenwangen bzw. der Übergangsbereich zwischen den Seitenwangen und der Lauffläche bzw. den Stollen sich immer im Nahbereich der Fahrbahn befindet. Durch die beim Betrieb eines Fahrzeuges auftretenden Verschmutzungen, insbesondere dem Abrieb von Bremsscheiben, Bremsklötzen und den sonstigen Schmutzpartikeln und insbesondere der Feuchtigkeit auf der Fahrbahn wird auch bei in geringer Distanz hintereinander angeordneten Kontaktflächen eine hochohmige Leitungsverbindung zwischen der Fahrbahn und der Karosserie des Kraftfahrzeuges hergestellt, wodurch der Aufbau von statischen Aufladungen erheblich geringer bzw. überhaupt unterbun den ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante beschreibt Patentanspruch 2, wodurch die Übergangswiderstände zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeuges und der Fahr bahn gering gehalten werden können, wodurch eine ständige, ausreichende Erdung des Fahrzeuges auch bei trockenen Fahrbahnverhältnissen und bei geringem Grad der Ver schmutzung sichergestellt ist.

Eine weitere Ausführungsvariante beschreibt Patentanspruch 3. Vorteilhaft ist dabei, daß die Leiterbahn in einfacher Weise auf die Oberfläche des Reifens ohne Montage vorgang oder Werkstättenaufenthalt aufgebracht werden kann und dadurch auch wäh rend des Betriebes, beispielsweise bei Abnutzungen aufgrund von Reibungen des Rei fens an Gehsteigkanten oder dgl. mit einfachen Mitteln wiederhergestellt oder auch vom Benutzer selbst aufgetragen werden kann.

Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 4, da derartige Kunststof fe ein großes Haftvermögen auf den unterschiedlichsten Materialien und eine hohe Ela stizität aufweisen, so daß ein Abblättern der Lackschicht von der Seitenwange des Rei fens zuverlässig vermieden ist. Dadurch wird eine lange Haltbarkeit der Entladungsvor richtung sichergestellt.

Bei der Weiterbildung nach Patentanspruch 5 ist von Vorteil, daß durch die Verwen dung zusätzlicher Fasern bzw. Fäden aus leitenden Materialien wie Kohlenstoff oder Metall die Leitfähigkeit der Leiterbahn in einfacher Weise an gewünschte Werte ange paßt werden kann.

Durch die Ausbildung nach Patentanspruch 6 wird erreicht, daß während einer Umdre hung des Reifens mehrfach ein Erdkontakt hergestellt wird und dadurch die Erdung des Fahrzeuges mit Sicherheit erzielt wird und andererseits bei einem Abstellen des Fahrzeuges die Wahrscheinlichkeit, daß ein Erdkontakt hergestellt wird, erhöht wird.

Schließlich ist auch eine Ausbildung nach Patentanspruch 7 von Vorteil, da insbesonde re bei der Anordnung der Leiterbahnen auf den einander zugewandten Oberflächen der Reifen die Haltbarkeit der Leiterbahnen erhöht werden kann, während bei der Anord nung der Leiterbahnen auf beiden Oberflächen eine bessere Erdung erzielt werden kann. Die Anordnung der Leiterbahnen auf den voneinander abgewendeten Oberflä chen der Reifen einer Fahrachse ermöglicht ein leichteres nachträgliches Ausbessern und Auftragen der Leiterbahnen auch bei montierten Reifen.

Weiters ist auch eine Ausführungsform vorteilhaft, wie sie im Patentanspruch 8 be schrieben ist, da dadurch in jeder Position während der Umdrehung des Reifens eine Erdung zwischen den Reifen und der Fahrbahn erfolgt, die Außenflächen des Reifens jedoch nicht über die gesamte Oberfläche mit einer Leiterbahn beschichtet sein müs sen.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen gezeigten Aus führungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Entladungsvorrichtung in Seiten ansicht und stark vereinfachter schematischer Darstellung;

Fig. 2 den Reifen des Fahrzeuges nach Fig. 1 in Stirnansicht, geschnitten, gemäß den Linien II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Reifen des Fahrzeuges nach Fig. 1 in Stirnansicht, geschnitten, gemäß den Linien III-III in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches über Räder 2, 3 von Fahrachsen 4, 5 auf einer Fahrbahn 6 abgestützt ist.

Wie besser aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die auf den Fahrachsen 4, 5 angeordnete Karosserie 7 mit der Fahrachse 5 über ein leitendes Ver bindungselement 8 elektrisch leitend verbunden.

Auf einem Reifen 9 des Rades 3 ist auf einer äußeren Oberfläche 10 im Bereich von Seitenwangen 11 eine Leiterbahn 12 angeordnet. Diese Leiterbahn 12 besteht im vor liegenden Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von in geringerem Abstand voneinan der in etwa radialer Richtung zu den Fahrachsen 4, 5 am Reifen 9 angeordneten Leitflä chen 13. Eine Distanz 14 zwischen den einzelnen Leitflächen 13 ist kleiner als 10 mm, bevorzugt zwischen 1 bis 5 mm.

Wie nun schematisch durch gewellte Pfeile 15 gezeigt ist, baut sich über diese Leitflä chen 13 eine Leitungsverbindung zwischen einem Berührungsbereich 16 zwischen ei ner Felge 17 und dem Reifen 9 bis in den Bereich einer auf der Fahrbahn 6 aufliegen den Lauffläche 18 bzw. Stollen 19 des Reifens 9 auf bzw. bis zu einem Übergangsbe reich 20 zwischen den Seitenwangen 11 und der Fahrbahn 6 auf.

Wie schematisch eingezeichnet, werden durch Schmutzpartikel 21 im Bereich der Oberfläche des Reifens 9 elektrisch leitende Verbindungen 22 über die Distanzen 14 hinweg hergestellt, so daß aufgrund der dauernden Erdung des Kraftfahrzeuges 1 kein Potential im Bereich der Karosserie 7 aufgebaut werden kann.

Dabei ist zu bedenken, daß durch die Reifen 9 eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges 1, z. B. eines Personenkraftwagens oder eines Tanklastfahrzeuges, die als Bandgenerator wirken, in Abhängigkeit von der Kapazität der Karosserie 7 stati sche Aufladungen bis über 30 000 Volt aufgebaut werden können. Während diese stati schen Aufladungen bei Personenkraftfahrzeugen sich vor allem dadurch störend aus wirken, daß der Benutzer bei der Berührung des Fahrzeuges, insbesondere der Tür schnalle einen elektrischen Schlag erhält, kann diese statische Aufladung und die bei einem momentanen Erdschluß auftretende Spitzenentladung und die damit einhergehen de Funkenbildung zu gefährlichen Betriebszuständen, insbesondere bei Tankfahrzeu gen beim Betanken bzw. Auffüllen führen.

Besonders gefährlich ist diese Situation bei Flugzeugen. Es ist daher immer erforder lich, daß die Tankfahrzeuge und Flugzeuge jeweils ordnungsgemäß geerdet werden, bevor Wartungsarbeiten begonnen oder Umpumpvorgänge vorgenommen werden kön nen.

Eine weitere Gefahr kann bei Flugzeugen, insbesondere auch beim Landen entstehen, da durch die statischen Aufladungs- und Entladungsvorgänge Reifenbrände bei den Fahrwerken der Flugzeuge ausgelöst werden können, die die Sicherheit der Fluggäste gefährden.

Aus diesem Zweck kann es sich nun auch als vorteilhaft erweisen, daß anstelle der auf den einander abgewendeten Außenflächen 23 angeordneten, die Leiterbahn 12 bilden den Leitflächen 13, wie auf den einander zugewendeten Außenfläche 24 des Reifens 9 in Fig. 2 gezeigt, die Seitenwangen 11 bzw. die gesamte Außenfläche 24 mit einer eine Leiterbahn 25 bildenden Beschichtung versehen sein kann. Diese Leiterbahn 25 kann sich von der Lauffläche 18 bzw. des Stollens 19 bis in den Bereich der Felgen 17 er strecken.

Wie weiters in Fig. 3 gezeigt ist, können über den Umfang eines Reifens 9 des Rades 2 der Fahrachse 4 verteilt - wie beispielsweise an der Außenfläche 23 gezeigt - mehrere Leiterbahnen 26, 27 und 28 angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 4 Leiterbahnen 26 bis 28 angeordnet, die wie jeweils um einen Winkel von 90°, wie in Fig. 1 dargestellt, über den Umfang des Reifens 9 verteilt sind.

Um nunmehr an jeder beliebigen Stelle oder während des gesamten Abrollvorgangs eine Erdung des Reifens 9 sicherstellen zu können, ist es überdies möglich, die einzel nen Leiterbahnen 26 bis 28 über eine umlaufende Leiterbahn 29, wie besser in Fig. 1 ersichtlich, die die einzelnen radial verlaufenden Leiterbahnen 26 bis 28 miteinander verbindet, anzuordnen.

Weiters ist bei der Leiterbahn 26 auf den Außenflächen 23 und 24 angedeutet, daß in die Leiterbahn 26 bzw. in dem diese bildenden Kunststoff 30, z. B. ein Duroplast mit einem makromolekularen Aufbau, Fasern 31 bzw. Fäden 32 aus Karbon oder Metall angeordnet sein können.

Besonders empfiehlt sich hierbei ein Kunststoff, z. B. eine Acrylat mit zumindest zum Teil vernetzten Polymeren, welche eine hohe Leitfähigkeit und einen geringen Über gangswiderstand aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn dieser Kunststoff als elektrischer Leitlack, beispielswei se durch Füllung mit leitenden Partikeln, wie Kohlenstoff, gebildet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung stellte die Verwendung eines als Halbleiter wirkenden Kunststoffes 30 dar, da dieser zusätzlich die Funktion einer Diode, also die Richtung der Auf- und Entladung beeinflussen kann.

Die Fasern 31 bzw. Fäden 32 können dabei in den leitenden Kunststoff 30 eingebettet sein, bzw. zwischen diesem und den Außenflächen 23, 24 der Reifen 9 angeordnet sein.

Selbstverständlich ist es möglich, diese Fasern 31 bzw. Fäden 32 bei allen der darge stellten Ausführungsvarianten einzusetzen, beispielsweise auch, um die einzelnen Leit flächen 13 der Leiterbahn 12 über die Distanz 14 hinweg zu kontaktieren, bzw. diese auch in der Leiterbahn 29 umlaufend auf den Reifen 9 der Räder 2 und 3 einzulegen.

Je höher die Gefahr einer statischen Aufladung ist bzw. je höher die Relativgeschwin digkeit der Räder 2, 3 gegenüber der Karosserie 7 ist, umso größer sollte die Kontakt fläche zwischen den Außenflächen 23, 24 der Reifen 9 und der Fahrbahn 6 sein.

Selbstverständlich ist auch die Anzahl der radial auf den Außenflächen 23, 24 ange ordneten Leiterbahnen 12 und 26 bis 28 frei wählbar. Es ist unter anderem auch mög lich, die gesamte Außenfläche 23 und/oder 24 mit einem Raster aus leitenden Streifen zu überziehen.

Zusammenfassend sei festgehalten, daß auch einzelne Ausführungsdetails der einzel nen Ausführungsvarianten, insbesondere der unterschiedlichen Ausbildungen der Lei terbahnen in den Figuren auf den unterschiedlichen Außenflächen 23 und 24 der Aus führungsbeispiele in den Fig. 2 und 3 eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen bil den können.

Der Ordnung halber sei abschließend noch erwähnt, daß die Darstellungen zum besse ren Verständnis der erfindungsgemäßen Wirkung in Teilbereichen unmaßstäblich und verzerrt dargestellt sind. Es können auch einzelne Merkmale bzw. Merkmalsgruppen, unabhängig von den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalsgruppen je weils eigene für sich eigenständige erfindungsgemäße Lösungen bilden.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungen den Ge genstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezügli chen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen die ser Figuren zu entnehmen.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Rad
3 Rad
4 Fahrachse
5 Fahrachse
6 Fahrbahn
7 Karosserie
8 Verbindungselement
9 Reifen
10 Oberfläche
11 Seitenwange
12 Leiterbahn
13 Leitfläche
14 Distanz
15 Pfeil
16 Berührungsbereich
17 Felge
18 Lauffläche
19 Stollen
20 Übergangsbereich
21 Schmutzpartikel
22 Verbindung
23 Außenfläche
24 Außenfläche
25 Leiterbahn
26 Leiterbahn
27 Leiterbahn
28 Leiterbahn
29 Leiterbahn
30 Kunststoff
31 Faser
32 Faden

Claims

1. Erdungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraft- oder Luftfahr zeug, welches über als Gummi bzw. Kunststoff bestehende Fahrzeugräder bzw. deren Reifen auf einer Fahrbahn abgestützt ist und welches eine Karosserie aus Metall und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff aufweist, die über die Räder verbindende Fahrachsen auf der Fahrbahn abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer äu ßeren Oberfläche (10) des Reifens (9) zwischen einem Berührungsbereich (16) von Felge (17) und Reifen (9) und einem Übergangsbereich (20) zwischen einer Seitenwan ge (11) des Reifens (9) und einer Lauffläche (18) zumindest in radialer Richtung am Reifenmantel, insbesondere im Bereich der Seitenwangen (11), eine Leiterbahn (12) mit voneinander distanzierten Leitflächen (13) angeordnet ist und eine Distanz (14) zwischen den verschiedenen Leitflächen (13) kleiner ist als 10 mm, bevorzugt 1 bis 5 mm.

2. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Be rührungsbereich (16) zwischen der Felge (17) oder einem zwischen der Karosserie (7) oder der Fahrachse (4, 5) und dem Reifen (9) angeordneten Verbindungselement (8), z. B. einen Erdungsleiter, über eine durchgehende Leiterbahn (26 bis 28) aus einem elektrisch leitenden Kunststoff verbunden ist, die bevorzugt etwa radial zum Achsmit telpunkt der dem Reifen (9) lagernden Fahrachsen (4, 5) ausgerichtet ist.

3. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (12 bzw. 25 bis 29) durch einen elektrischen Leitlack gebildet ist.

4. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der leitende Kunststoff (30) durch ein Duroplast mit einem makromolekularen Aufbau, z. B. ein Acrylat mit zumindest zum Teil vernetzten Poly meren mit einer hohen Leitfähigkeit und einem geringen Übergangswiderstand gebil det ist.

5. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß in eine Schicht aus leitendem Kunststoff (30) und/oder zwi schen dieser und der Außenfläche (23, 24) des Reifens (9) Fasern (31) bzw. Fäden (32) aus Karbon- oder Metall angeordnet sind.

6. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Reifens (9) verteilt mehrere, bevor zugt in Abstand voneinander angeordnete Leiterbahnen (12 und 26 bis 28) angeordnet sind.

7. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (12, 25 bis 29) auf den einander zugewen deten Außenflächen (24) der auf einer Fahrachse (4, 5) angeordneten Reifen (9) und/oder auf den voneinander abgewendeten Außenflächen (23) der Reifen (9) einer Fahrachse (4, 5) angeordnet sind.

8. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die gesamte Oberfläche (10) zumindest einer Seitenwange (11) des Reifens (9) als Leiterbahn (25) angeordnet ist, die sich bis zur Lauffläche (18) des Reifens (9) erstreckt.

9. Erdungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß auf dem Reifen (9) im Übergangsbereich (20) zwischen den Außenflächen (23, 24) und der Lauffläche (18) bzw. einem Stollen (19) ein in Um fangsrichtung laufende Leiterbahn (29) angeordnet ist, die mit einer oder mehreren radial zwischen der Felge (17) und der Lauffläche (18) verlaufenden Leiterbahnen (26 bis 28) kontaktiert ist.