EP3962757A1 - Sensorsystem für einen fahrzeugreifen und fahrzeugreifen - Google Patents

Sensorsystem für einen fahrzeugreifen und fahrzeugreifen

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Publication number
EP3962757A1
EP3962757A1 EP20718192.6A EP20718192A EP3962757A1 EP 3962757 A1 EP3962757 A1 EP 3962757A1 EP 20718192 A EP20718192 A EP 20718192A EP 3962757 A1 EP3962757 A1 EP 3962757A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
vehicle tire
sensor system
designed
control unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20718192.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Sauerwald
Mathias SAUERWALD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Reifen Deutschland GmbH filed Critical Continental Reifen Deutschland GmbH
Publication of EP3962757A1 publication Critical patent/EP3962757A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/24—Wear-indicating arrangements
    • B60C11/243—Tread wear sensors, e.g. electronic sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/20—Devices for measuring or signalling tyre temperature only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B60C2019/004—Tyre sensors other than for detecting tyre pressure

Definitions

  • the present invention relates to a sensor system for a vehicle tire. It also relates to a vehicle tire, in particular a solid rubber tire, with such a sensor system.
  • Sensor element and a control unit assigned to the sensor element, for example a microcontroller.
  • connection is typically made using wires or metallic conductor tracks. However, these are exposed to strong deformation forces, especially in solid rubber tires, and can therefore tear under permanent stress. This is particularly critical when the sensor element is not to be arranged in the area of the rim and thus in the vicinity of the control unit, but rather further outside in the tire.
  • a sensor system for a vehicle tire with at least one sensor and at least one control unit is specified, the sensor is electrically connected to the control unit by means of at least one conductor track made of an electrically conductive elastomer.
  • An electrically conductive elastomer is used here and below as a
  • Understood elastomer which has an electrical resistivity of less than 1000 Qm or even less than 100 Qm.
  • Such elastomers are sometimes also referred to as “conductive rubber” and can, for example, by the
  • an electrically conductive elastomer takes over the electrical connection between the sensor and the control unit.
  • Control unit is sufficiently elastic to take part in deformations of the tire.
  • the electrical connection is therefore permanently stable.
  • the electrical conductivity of electrically conductive elastomer is sufficient to
  • the at least one sensor is designed as a temperature sensor.
  • a temperature sensor can in particular be arranged in an intermediate layer located in the center of the tire, in which the energy introduced by tire deformation is converted into heat.
  • the at least one sensor is designed as an abrasion sensor and has areas which form areas of a tread of a vehicle tire and are exposed to abrasion during operation.
  • the abrasion sensor can be designed as a resistive sensor and have a number of parallel-connected current paths that are in different
  • Distances to a tread of the vehicle tire can be arranged.
  • the abrasion sensor can also be designed as a capacitive sensor and have at least one first electrode made of an electrically conductive elastomer, at least one second electrode made of an electrically conductive elastomer and at least one dielectric layer arranged between the electrodes made of a further, electrically insulating elastomer, the Electrodes and the layer can be arranged perpendicular to a tread of the vehicle tire
  • the area of the electrodes is reduced with increasing wear of the vehicle tire, so that the capacitance of the capacitor formed from the electrodes and the electrical layer changes.
  • Abrasion sensor the abrasion of a solid rubber tire can be quantified in a particularly simple manner.
  • a vehicle tire with the described sensor system is specified, the vehicle tire being designed in particular as a solid rubber tire.
  • the vehicle tire can be a tire for an industrial truck or a similar work machine.
  • the "intelligent" vehicle tire equipped with the sensor system has the advantage that the sensor system allows precise observation of the condition of the vehicle tires, electrical connections are designed to be particularly robust at the same time and the vehicle tire with the sensor system is therefore particularly resilient and has a long service life.
  • the sensor of the sensor system can be arranged in a layer of the vehicle tire, depending on the type of sensor.
  • a temperature sensor can advantageously be arranged in an intermediate layer of the tire
  • an abrasion sensor can advantageously be arranged in the area of a tread of the vehicle tire.
  • the sensor system is arranged in particular in a bore in the vehicle tire.
  • a wheel system with the described vehicle tire which, in addition to the vehicle tire, also includes a rim.
  • the control unit of the sensor system is arranged on a rim of the wheel system.
  • FIG. 1 shows a section through a solid rubber tire with a sensor system according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 shows a sensor designed as a temperature sensor according to a
  • Figure 3 shows a connector for making an electrical connection
  • FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of a sensor designed as an abrasion sensor according to a first embodiment of the invention
  • Figure 5 shows a side view of the sensor according to Figure 4 and
  • FIG. 6 shows a sectional view of a sensor designed as an abrasion sensor
  • FIG. 1 shows a vehicle tire 1 designed as a solid rubber tire, which is arranged on a rim 5 of a wheel system.
  • the vehicle tire 1 has various layers of elastomer.
  • the elastomer layers form, in a known manner, a bottom layer 4 with steel reinforcements 6, an intermediate layer 3 and a running layer 2, each of which has different properties.
  • the intermediate layer 3 is designed to be relatively elastic in order to minimize the rolling resistance and thus to reduce the generation of heat.
  • the vehicle tire 1 has a sensor system 10 in a bore, not shown, with a first sensor 11 and a second sensor 12 and a control unit 13, which in the embodiment shown is designed as a microcontroller and is arranged in the area of the rim 5, for example in a heated pocket or is attached.
  • the sensor 11 is arranged in the running layer 2 and designed as an abrasion sensor.
  • a surface 27 of the sensor 11 forms a small area of a running surface 7 of the
  • Vehicle tire 1 and, like this, is exposed to abrasion during operation.
  • the sensor 11 is connected to the control unit 13 via electrical connections 14 made of electrically conductive elastomers.
  • the second sensor 12 is arranged in the intermediate layer 3 and designed as a temperature sensor. It also has a connection 14 made of an electrically conductive
  • FIG. 2 shows the sensor 12 designed as a temperature sensor. As can be seen in this illustration, the sensor 12 has two contact connections 18. It is also conceivable that the sensor 12 has more contact connections 18. In the present
  • Embodiment however, a sensor 12 was used, the signals of which can advantageously be tapped via its supply line, so that only two
  • connection 14 is made up of individual connectors 17, each connector 14 making contact with a contact terminal 18.
  • Figure 3 shows an alternative embodiment in which the connection has only a single connector 20, which consists of individual conductor tracks 21 made of electrically conductive
  • connection 14 does not have any metallic wires or conductor tracks, but rather consists entirely of electrically conductive elastomer and, if necessary, additionally (in particular as a sheathing) electrically insulating elastomer. It therefore forms a conductor track made of an electrically conductive elastomer. It is therefore designed to be at least as flexible as the layers of the vehicle tire surrounding it. This prevents electrical connections from breaking.
  • the electrically conductive elastomer connections 14 typically have
  • the sensor signals can thus be transmitted satisfactorily.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the first sensor 11 which is designed as a resistive abrasion sensor.
  • the sensor 11 has two different elastomers, namely an insulator 23 and an electrical conductor 24.
  • the insulator 23 forms a layer that is interrupted in places between two layers of the electrical conductor 24. Each layer of the electrical conductor 24 is through one
  • connections 25 were made by making individual bores 26 in a sandwich structure of a layer 31 of the conductor 24, a layer of the insulator 23 and a layer 32 of the conductor 24 and connecting them to the conductor 24 were filled out.
  • the sandwich structure made of two different elastomers can be produced, for example, using a triplex extruder.
  • connections 25 form areas of current paths from a
  • Figure 6 shows an alternative embodiment of a sensor 11, which is also as
  • Abrasion sensor is designed, but as a capacitive abrasion sensor. In this
  • the senor 11 has a layer structure of three electrically conductive layers and two electrically insulating layers arranged in between, which can be produced in particular by means of an extrusion process.
  • Two outer electrically conductive layers form a first electrode 28, while the inner electrically conductive layer forms a second electrode 29 and the insulating material arranged between them forms a dielectric layer 30.
  • the sensor 11 thus forms a capacitor with an area which decreases with increasing wear of the vehicle tire 1 and therefore also of the sensor 11, with both the electrode area and the area of the dielectric layer 30 decreasing in the embodiment shown. This also reduces the capacitance of the sensor 11, which is proportional to the electrode area.
  • the capacity is determined using the
  • Control unit 13 for determining the mileage or the abrasion of the vehicle tire 1 is evaluated.
  • the electrodes 28, 29 and the dielectric 30 are arranged perpendicular to the tread 7 of the vehicle tire 1 in order to ensure that the capacitor area is reduced with increasing wear.
  • the vehicle tire 1 in Figure 1 has both a (resistive or capacitive)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Sensorsystem (10) für einen Fahrzeugreifen (1) mit zumindest einem Sensor (11, 12) und zumindest einer Steuereinheit (13), wobei der Sensor (11, 12) mit der Steuereinheit (13) elektrisch mittels zumindest einer Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Elastomer verbunden ist.

Description

Beschreibung
Sensorsystem für einen Fahrzeugreifen und Fahrzeugreifen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem für einen Fahrzeugreifen. Sie betrifft ferner einen Fahrzeugreifen, insbesondere einen Vollgummireifen, mit einem derartigen Sensorsystem.
Aus der WO 2018/077502 Al ist es bekannt, Sensorelemente in Vollgummireifen einzusetzen. Problematisch ist dabei die Verbindung zwischen dem einzelnen
Sensorelement und einer dem Sensorelement zugeordneten Steuereinheit, beispielsweise einem Mikrocontroller.
Typischerweise erfolgt diese Verbindung über Drähte bzw. metallische Leiterbahnen. Diese sind jedoch insbesondere in Vollgummireifen starken Verformungskräften ausgesetzt und können daher bei dauerhafter Beanspruchung reißen. Dies ist besonders dann kritisch, wenn das Sensorelement nicht im Bereich der Felge und damit in der Nähe der Steuereinheit angeordnet werden soll, sondern weiter außen im Reifen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem für einen
Fahrzeugreifen anzugeben, das diesen Nachteil nicht aufweist, sondern besonders robust aufgebaut und somit auch für die Beobachtung des Verschleißes von Vollgummireifen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Sensorsystem für einen Fahrzeugreifen mit zumindest einem Sensor und zumindest einer Steuereinheit angegeben, wobei der Sensor mit der Steuereinheit elektrisch mittels zumindest einer Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Elastomer verbunden ist.
Unter einem elektrisch leitenden Elastomer wird dabei hier und im Folgenden ein
Elastomer verstanden, das einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 1000 Qm oder sogar von weniger als 100 Qm aufweist. Derartige Elastomere werden teilweise auch als„Leitgummi“ bezeichnet und können beispielsweise durch die
Verwendung leitfähiger Partikel als Füllstoffe hergestellt werden.
Somit übernimmt gemäß der Erfindung ein elektrisch leitendes Elastomer die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und der Steuereinheit. Dies hat - insbesondere gegenüber lediglich in ein Elastomer eingebetteten metallischen Leiterbahnen - den Vorteil, dass die gesamte elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und der
Steuereinheit ausreichend elastisch ist, um Verformungen des Reifens mitzumachen. Die elektrische Verbindung ist somit dauerhaft stabil. Wie sich herausgestellt hat, ist die elektrische Leitfähigkeit von elektrisch leitendem Elastomer ausreichend, um
Sensorsignale an die Steuereinheit zu übertragen.
In einer Ausführungsform ist der zumindest eine Sensor als Temperatursensor ausgebildet. Ein derartiger Temperatursensor kann insbesondere in einer mittig im Reifen befindlichen Zwischenschicht angeordnet sein, in der die durch Reifenverformung eingebrachte Energie in Wärme umgewandelt wird. Eine Beobachtung des Temperaturverlaufs in der
Zwischenschicht erlaubt Rückschlüsse auf den Zustand der Zwischenschicht und deren Schädigungen.
Eine erfolgte Schädigung beziehungsweise die vorausgehende Temperaturerhöhung, die sogar zu einer Verflüssigung des Materials führen kann, ist von außen in der Regel nicht ersichtlich, da sich die Reifenaußenseite aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Gummis kaum erwärmt. Um die Reifentemperatur im Inneren korrekt erfassen zu können, ist ein integrierter Temperatursensor in der Mitte der Zwischenschicht vorteilhaft. Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine Sensor als Abriebsensor ausgebildet und weist Bereiche auf, die Bereiche einer Lauffläche eines Fahrzeugreifens bilden und im Betrieb einem Abrieb ausgesetzt sind.
Beispielsweise kann der Abriebsensor als resistiver Sensor ausgebildet sein und eine Anzahl von parallel geschalteten Strompfaden aufweisen, die in unterschiedlichen
Entfernungen zu einer Lauffläche des Fahrzeugreifens anordenbar sind.
In diesem Fall wird die Anzahl der parallel geschalteten Strompfade mit zunehmendem Abrieb reduziert, sodass sich der elektrische Widerstand des Sensors verändert.
Alternativ kann der Abriebsensor auch als kapazitiver Sensor ausgebildet sein und zumindest eine erste Elektrode aus einem elektrisch leitenden Elastomer, zumindest eine zweite Elektrode aus einem elektrisch leitenden Elastomer sowie zumindest eine zwischen den Elektroden angeordnete dielektrische Schicht aus einem weiteren, elektrisch isolierenden Elastomer aufweisen, wobei die Elektroden und die Schicht senkrecht zu einer Lauffläche des Fahrzeugreifens anordenbar sind
Bei dieser Ausführungsform wird mit zunehmendem Abrieb des Fahrzeugreifens die Fläche der Elektroden verringert, sodass sich die Kapazität des aus den Elektroden und der elektrischen Schicht gebildeten Kondensators verändert. Mit Hilfe eines solchen
Abriebsensors kann auf besonders einfache Weise der Abrieb eines Vollgummireifens quantifiziert werden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Fahrzeugreifen mit dem beschriebenen Sensorsystem angegeben, wobei der Fahrzeugreifen insbesondere als Vollgummireifen ausgebildet ist. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Reifen für ein Flurfördergerät oder eine ähnliche Arbeitsmaschine handeln.
Der mit dem Sensorsystem ausgestattete„intelligente“ Fahrzeugreifen hat den Vorteil, dass das Sensorsystem eine genaue Beobachtung des Zustands der Fahrzeugreifen erlaubt, wobei gleichzeitig elektrische Verbindungen besonders robust ausgebildet sind und der Fahrzeugreifen mit dem Sensorsystem somit besonders belastbar ist und eine lange Lebensdauer aufweist.
Der Sensor des Sensorsystems kann abhängig von der Art des Sensors in einer Schicht des Fahrzeugreifens angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Temperatursensor vorteilhaft in einer Zwischenschicht des Reifens angeordnet sein, während ein Abriebsensor vorteilhaft im Bereich einer Lauffläche des Fahrzeugreifens angeordnet sein kann.
Das Sensorsystem ist insbesondere in einer Bohrung des Fahrzeugreifens angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Radsystem mit dem beschriebenen Fahrzeugreifen angegeben, das zusätzlich zum Fahrzeugreifen auch eine Felge umfasst. Dabei ist die Steuereinheit des Sensorsystems an einer Felge des Radsystems angeordnet. Alternativ ist es auch denkbar, die Steuereinheit im Fahrzeugreifen anzuordnen.
Ausführungsformen werden im Folgenden anhand der schematischen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Vollgummireifen mit einem Sensorsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 zeigt einen als Temperatursensor ausgebildeten Sensor gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3 zeigt einen Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung
zwischen dem Sensor und der Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 4 zeigt eine Längsschnittansicht eines als Abriebsensor ausgebildeten Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Figur 5 zeigt eine Seitenansicht des Sensors gemäß Figur 4 und
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht eines als Abriebsensor ausgebildeten Sensors
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt einen als Vollgummireifen ausgebildeten Fahrzeugreifen 1, der auf einer Felge 5 eines Radsystems angeordnet ist. Der Fahrzeugreifen 1 weist verschiedene Elastomer schichten auf. Eine Anwendung in einem pneumatischen Reifen ist jedoch ebenfalls denkbar. Die Elastomerschichten bilden in bekannter Weise eine Bodenschicht 4 mit Stahlarmierungen 6, eine Zwischenschicht 3 und eine Laufschicht 2, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist die Zwischenschicht 3 verhältnismäßig elastisch ausgebildet, um den Rollwiderstand zu minimieren und somit die Wärmebildung zu reduzieren.
Der Fahrzeugreifen 1 weist in einer nicht dargestellten Bohrung ein Sensorsystem 10 auf mit einem ersten Sensor 11 und einem zweiten Sensor 12 sowie einer Steuereinheit 13, die in der gezeigten Ausführungsform als Mikrocontroller ausgebildet und im Bereich der Felge 5, beispielsweise in einer eingeheizten Tasche, angeordnet bzw. befestigt ist.
Der Sensor 11 ist in der Laufschicht 2 angeordnet und als Abriebsensor ausgebildet. Eine Fläche 27 des Sensors 11 bildet einen kleinen Bereich einer Lauffläche 7 des
Fahrzeugreifens 1 und ist wie diese im Betrieb Abrieb ausgesetzt. Der Sensor 11 ist mit der Steuereinheit 13 über elektrische Verbindungen 14 aus elektrisch leitenden Elastomeren verbunden.
Der zweite Sensor 12 ist in der Zwischenschicht 3 angeordnet und als Temperatursensor ausgebildet. Er weist ebenfalls eine Verbindung 14 aus einem elektrisch leitenden
Elastomer mit der Steuereinheit 13 auf. Figur 2 zeigt den als Temperatursensor ausgebildeten Sensor 12. Wie in dieser Darstellung erkennbar ist, weist der Sensor 12 zwei Kontaktanschlüsse 18 auf. Es ist auch denkbar, dass der Sensor 12 mehr Kontaktanschlüsse 18 aufweist. In der vorliegenden
Ausführungsform wurde jedoch ein Sensor 12 eingesetzt, dessen Signale vorteilhafterweise über seine Versorgungsleitung abgegriffen werden können, so dass lediglich zwei
Kontaktanschlüsse 18 benötigt werden. Die Anschlüsse 18 sind durch die Verbindung 14 elektrisch mit der Steuereinheit 13 verbunden. In der in Figur 2 gezeigten
Ausführungsform ist die Verbindung 14 aus einzelnen Verbindern 17 aufgebaut, wobei jeweils ein Verbinder 14 einen Kontaktanschluss 18 kontaktiert.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Verbindung nur einen einzigen Verbinder 20 aufweist, der aus einzelnen Leiterbahnen 21 aus elektrisch leitendem
Elastomer in einer elektrisch isolierenden Matrix 22 aufgebaut ist. Beispielsweise kann die Matrix 22 als extrudiertes Profil aus einem isolierenden Elastomer hergestellt und die Nuten mit elektrisch leitendem Elastomer aufgefüllt werden.
Die Verbindung 14 weist keine metallischen Drähte bzw. Leiterbahnen auf, sondern besteht vollständig aus elektrisch leitendem Elastomer und gegebenenfalls zusätzlich (insbesondere als Ummantelung) elektrisch isolierenden Elastomer. Sie bildet demnach eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Elastomer. Sie ist daher mindestens ebenso flexibel ausgebildet wie die sie umgebenden Schichten des Fahrzeugreifens. Das Reißen von elektrischen Verbindungen wird dadurch verhindert.
Die Verbindungen 14 aus elektrisch leitendem Elastomer weisen typischerweise
Durchmesser von wenigen Millimetern auf, beispielweise etwa 2 mm. Wie sich
herausgestellt hat, lassen sich die Sensorsignale damit zufriedenstellend übertragen.
Die gestrichelte Linie 19 in den Figuren 2, 4, 5 und 6 deutet eine Kapselung des Sensors 11, 12 und seiner Kontaktanschlüsse 18 mittels einer Vergussmasse an, die zum Schutz insbesondere der elektrischen Kontaktanschlüsse 18 vorgesehen sein kann. Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des ersten Sensors 11, die als resistiver Abriebsensor ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausführungsform weist der Sensor 11 zwei unterschiedliche Elastomere auf, nämlich einen Isolator 23 und einen elektrischen Leiter 24. Dabei bildet der Isolator 23 eine stellenweise unterbrochene Schicht zwischen zwei Schichten aus dem elektrischen Leiter 24 aus. Jede Schicht des elektrischen Leiters 24 ist durch einen
Kontaktanschluss 18 kontaktiert. Die beiden elektrisch leitenden Schichten 31, 32 sind miteinander durch Verbindungen 25 aus dem elektrisch leitenden Elastomer verbunden. Die Verbindungen 25 sind als Durchbrechungen der Schicht aus dem Isolator 23 ausgebildet.
In der Seitenansicht gemäß Figur 5 ist erkennbar, dass die Verbindungen 25 dadurch hergestellt wurden, dass in einem Sandwichaufbau aus einer Schicht 31 des Leiters 24, einer Schicht des Isolators 23 sowie einer Schicht 32 des Leiters 24 einzelne Bohrungen 26 eingebracht und mit dem Leiter 24 ausgefüllt wurden. Der Sandwichaufbau aus zwei verschiedenen Elastomeren kann beispielsweise mittels eines Triplex-Extruders hergestellt werden.
Die Verbindungen 25 bilden Bereiche von Strompfaden aus, die von einem
Kontaktanschluss 18 zum anderen Kontaktanschluss 18 führen. Mit zunehmendem Abrieb des Fahrzeugreifen 1, in den der Sensor 11 beispielsweise mithilfe einer Schnur 16 eingezogen wird, werden einige der Verbindungen 25 entfernt. Somit ändert sich der elektrische Widerstand des Sensors.
Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Sensors 11, der ebenfalls als
Abriebsensor ausgebildet ist, jedoch als kapazitiver Abriebsensor. In dieser
Ausführungsform weist der Sensor 11 einen Schichtaufbau aus drei elektrisch leitenden Schichten und zwei jeweils dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Schichten auf, die insbesondere mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt werden können. Dabei bilden zwei äußere elektrisch leitende Schichten eine erste Elektrode 28, während die innere elektrisch leitende Schicht eine zweite Elektrode 29 bildet und das dazwischen angeordnete isolierende Material eine dielektrische Schicht 30. Insgesamt bildet somit der Sensor 11 einen Kondensator mit einer Fläche, die sich mit zunehmendem Abrieb des Fahrzeugreifens 1 damit auch des Sensors 11 verringert, wobei sich in der gezeigten Ausführungsform sowohl die Elektrodenfläche als auch die Fläche der dielektrischen Schicht 30 verringert. Dadurch verringert sich die zur Elektrodenfläche proportionale Kapazität des Sensors 11 ebenfalls. Die Kapazität wird mittels der
Steuereinheit 13 zur Bestimmung der Laufleistung bzw. des Abriebs des Fahrzeugreifens 1 ausgewertet. Die Elektroden 28, 29 sowie das Dielektrikum 30 sind dabei senkrecht zur Lauffläche 7 des Fahrzeugreifens 1 angeordnet um sicherzustellen, dass die Kondensatorfläche mit zunehmendem Abrieb verringert wird.
Der Fahrzeugreifen 1 in Figur 1 weist sowohl einen (resistiven oder kapazitiven)
Abriebsensor 11 als auch einen Temperatursensor 12 auf sowie eine Steuereinheit 13, die Signale beider Sensoren 11, 12 empfängt und mit beiden über Leiterbahnen aus elektrisch leitendem Elastomer verbunden ist. Es ist auch denkbar, lediglich einen der beiden Sensoren 11, 12 vorzusehen oder für jeden der Sensoren 11, 12 eine Steuereinheit 13. Wie sich herausgestellt hat, reagiert der Sensor 11 auch auf Verformungen. Damit ist es möglich, aus dem Sensorsignal auch auf die Belastung, die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke zu schließen.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugreifen
2 Lauf Schicht
3 Zwischenschicht
4 Bodenschicht
5 Felge
6 Stahlarmierung
7 Lauffläche
10 Sensorsystem
11 Sensor
12 Sensor
13 Steuereinheit
14 Verbindung
16 Schnur
17 Verbinder
18 Kontaktanschluss
19 gestrichelte Linie
20 Verbinder
21 Leiterbahn
22 Matrix
23 Isolator
24 Leiter
25 Verbindung
26 Bohrung
27 Fläche
28 erste Elektrode
29 zweite Elektrode
30 dielektrische Schicht 31 Schicht
32 Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Sensorsystem (10) für einen Fahrzeugreifen (1) mit zumindest einem Sensor (11, 12) und zumindest einer Steuereinheit (13), wobei der Sensor (11, 12) mit der Steuereinheit (13) elektrisch mittels zumindest einer Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Elastomer verbunden ist.
2. Sensorsystem (10) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Sensor (11, 12) als Temperatursensor ausgebildet ist.
3. Sensorsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zumindest eine Sensor (11, 12) als Abriebsensor ausgebildet ist und Sensorbereiche aufweist, die Bereiche einer Lauffläche (7) eines Fahrzeugreifens (1) bilden und im Betrieb einem Abrieb ausgesetzt sind.
4. Sensorsystem (10) nach Anspruch 3,
wobei der Abriebsensor (11) als resistiver Sensor ausgebildet ist und eine Anzahl von parallel geschalteten Strompfaden aufweist, die in unterschiedlichen Entfernungen zu einer Lauffläche (7) des Fahrzeugreifens (1) anordenbar sind.
5. Sensorsystem (10) nach Anspruch 3,
wobei der Abriebsensor (11) als kapazitiver Sensor ausgebildet ist und folgendes aufweist:
- zumindest eine erste Elektrode (28) aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer,
- zumindest eine zweite Elektrode (29) aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer,
- zumindest eine zwischen den Elektroden (28, 29) angeordnete dielektrische Schicht
(30) aus einem weiteren Elastomer,
wobei die Elektroden (28, 29) und die dielektrische Schicht (30) senkrecht zu einer
Lauffläche (7) des Fahrzeugreifens (1) anordenbar sind.
6. Fahrzeugreifen (1) mit einem Sensorsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. 7. Fahrzeugreifen (1) nach Anspruch 6,
wobei das Sensorsystem (10) in einer Bohrung des Fahrzeugreifens (1) angeordnet ist. 8. Radsystem mit einem Fahrzeugreifen (1) nach Anspruch 6 oder 7,
wobei die Steuereinheit (13) des Sensorsystems (10) an einer Felge (5) des Radsystems angeordnet ist.
EP20718192.6A 2019-05-02 2020-03-26 Sensorsystem für einen fahrzeugreifen und fahrzeugreifen Withdrawn EP3962757A1 (de)

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US (1) US20220219493A1 (de)
EP (1) EP3962757A1 (de)
CN (1) CN113767018A (de)
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WO (1) WO2020221524A1 (de)

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