EP4740004A1 - Messzange zur messung der leitfähigkeitseigenschaften von fahrzeugreifen und dazugehöriges verfahren - Google Patents

Messzange zur messung der leitfähigkeitseigenschaften von fahrzeugreifen und dazugehöriges verfahren

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EP4740004A1
EP4740004A1 EP24737003.4A EP24737003A EP4740004A1 EP 4740004 A1 EP4740004 A1 EP 4740004A1 EP 24737003 A EP24737003 A EP 24737003A EP 4740004 A1 EP4740004 A1 EP 4740004A1
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EP
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clamp
measuring
contacting
electrically conductive
contacting element
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EP24737003.4A
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Sven Kastens
Christian Kunze
Stefan Gandyra
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Continental Reifen Deutschland GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messzange (10) zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen, umfassend: i) einen Grundkörper (12), ii) ein mit dem Grundkörper (12) verbundenes erstes Zangenelement (14), wobei das erste Zangenelement (14) ein elektrisch leitfähiges erstes Kontaktierungselement (16) umfasst, iii) ein mit dem Grundkörper (12) verbundenes und vom ersten Zangenelement (14) beabstandetes zweites Zangenelement (18), wobei das zweite Zangenelement (18) ein elektrisch leitfähiges zweites Kontaktierungselement (20) umfasst, iv) eine mit dem ersten Kontaktierungselement (16) und dem zweiten Kontaktierungselement (20) verbundene Messeinheit (22) zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften, wobei das erste Kontaktierungselement (16) auf der in Richtung des zweiten Zangenelements (18) weisenden Seite des ersten Zangenelements (14) angeordnet ist, wobei das zweite Kontaktierungselement (20) auf der in Richtung des ersten Zangenelements (14) weisenden Seite des zweiten Zangenelements (18) angeordnet ist, wobei die Messzange (10) dazu eingerichtet ist, dass der Abstand zwischen dem ersten Zangenelement (14) und dem zweiten Zangenelement (18) reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann, wobei das erste Kontaktierungselement (16) eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen ersten Leitelementen umfasst, welche sich von der Oberfläche des ersten Zangenelements (14) erstrecken.

Description

MESSZANGE ZUR MESSUNG DER LEITFÄHIGKEITSEIGENSCHAFTEN VON FAHRZEUGREIFEN UND DAZUGEHÖRIGES VERFAHREN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Messzange zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen und ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen mit einer solchen Messzange.
Eine wesentliche Komponente moderner Fahrzeugluftreifen, die in vielen Fällen maßgeblich für die Leistungscharakteristika dieser Produkte verantwortlich ist, ist der Laufstreifen. Heutzutage bestehen Laufstreifen dabei zumeist aus mehreren verschiedenen Komponenten, insbesondere verschiedenen Gummiwerkstoffen, welche durch Vulkanisation aus vulkanisierbaren Kautschukmischungen erhalten werden können.
In der Querschnittsansicht umfassen die meisten Laufstreifen, insbesondere im PKW- und LKW-Bereich, einen oder mehrere Gummiwerkstoffe, die im späteren Einsatz Kontakt mit der Fahrbahn haben sollen und hinsichtlich ihrer Eigenschaften für diesen Zweck optimiert werden. Diese quasi als Decklage fungierende Schicht wird dabei aus einer vulkanisierbaren Kautschukmischung hergestellt, die zuweilen auch als „Cap-Mischung“ bezeichnet wird, die häufig große Anteile von nicht elektrisch leitenden Füllstoffen, wie beispielsweise gefälltem Siliciumdioxid umfasst.
Unterhalb des für den Fahrbahnkontakt vorgesehenen Gummiwerkstoffs befindet sich regelmäßig eine Grundlage (häufig auch als sogenannte „Base“ bezeichnet). Diese Grundlage dient in der überwiegenden Zahl der Fälle vor allem dafür, eine hinreichende Klebrigkeit zwischen der für den Fahrbahnkontakt vorgesehenen Decklage und den übrigen Teilen des Fahrzeugluftreifens herzustellen, sodass eine hohe Verbundfestigkeit zwischen dem Laufstreifen und den übrigen Bestandteilen des Fahrzeugluftreifens sichergestellt werden kann.
Dem Fachmann ist bewusst, dass ein Laufstreifen für die überwiegende Zahl von Anwendungen aus technischen und/oder regulatorischen Gründen in seiner Gesamtheit eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen muss, die eine unerwünschte statische Aufladung verhindern kann. In vielen Fällen verfügt jedoch der Gummiwerkstoff der Decklage nicht über eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit, um dies zu gewährleisten.
Daher wird die elektrische Leitfähigkeit des gesamten Laufstreifens im Stand der Technik zumeist durch die Base-Mischung der darunter liegenden Grundlage realisiert, die eine gesteigerte elektrische Leitfähigkeit aufweist, insbesondere in Folge eines hohen Rußgehaltes. Hierzu wird beispielsweise ein Materialstrang aus der Grundlage bis zur Oberseite des Laufstreifens geführt, welcher dadurch eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Oberfläche des Laufstreifens und der Grundlage herstellt. Dabei wird die elektrisch leitfähige Base-Mischung zumeist durch eine Vorschablone im Extruder bis an die Oberfläche des Laufstreifens geformt. Die entsprechende Struktur wird dabei auch als „Carbon Center Beam“ (CCB) bezeichnet. Informationen zum technologischen Hintergrund sind beispielsweise in der DE 4445758 B4, der DE 69717958 T2, der EP 1792720 A2, der NL 2006420 C2 und der US 2018170123 A1 offenbart.
Wegen der hohen sicherheitstechnischen und regulatorischen Relevanz der hinreichenden Leitfähigkeit von Fahrzeugreifen ist die Überprüfung auf das Vorliegen der gewünschten Leitfähigkeit ein wichtiger Bestandteil der Qualitätsprüfung von Fahrzeugreifen.
Standardmäßig wird die Leitfähigkeit von Fahrzeugreifen dabei zumeist auf einen speziellen Prüfstand ermittelt, beispielsweise gemäß der Richtlinie 110 des Wirtschaftsverbands der deutschen Kautschukindustrie e.V. (WdK). Dazu wird der Fahrzeugreifen auf eine Stahlfelge aufgezogen, auf der er per Vorgabe 8 Stunden verweilen muss, bevor die Messung durchgeführt wird. Anschließend wird der Fahrzeugreifen mit definierter Kraft gegen eine Stahlplatte gedrückt und Messungen der Leitfähigkeit an drei verschiedenen Umfangsstellen (Versatz 120°) automatisch durchgeführt. Dieser Test ist für jeden Fahrzeugreifen zeitlich und vom benötigten Equipment her sehr aufwendig. Entsprechend können regelmäßig nur wenige Reifen hintereinander vermessen werden, insbesondere weil für größere Chargen entsprechend viele Felgen benötigt würden. Somit können immer nur einzelne Reifen einer Charge gemessen werden, sofern nicht sehr viel Zeit aufgewandt werden soll, um eine komplette Charge zu überprüfen. Weitere Informationen zum technologischen Hintergrund sind beispielsweise in der WO 2020109995 A1 , der CN 207703756 U, der EP 3894847 A1 , der US 8211258 B2 und der CN 1390698 A offenbart.
Das etablierte Standardverfahren macht es angesichts des hohen Zeit- und Kostenaufwandes in der Praxis unter Effizienzgesichtspunkten zumeist unmöglich, die an sich wünschenswerte vollständige Überprüfung einer gesamten Reifencharge vorzunehmen.
Aus diesem Grund wird in der Reifenfertigung häufig auf einen nicht offiziellen Test gesetzt, mit dem die Leitfähigkeitseigenschaften der Fahrzeugluftreifen schneller abgeschätzt werden können. Hierfür wird ein Isolationsmessgerät eingesetzt, welches mit einer Krokodilklemme und einer Elektrodenspitze versehen ist. Im Einsatz wird die Krokodilklemme zumeist in den Reifenwulst geklemmt und mit der Spitze der Kontakt zum leitfähigen Bereich des Laufstreifens, d. h. zum CCB hergestellt. Dieser Test liefert deutlich schneller Leitfähigkeitswerte, welche mit den Werten des offiziellen Testes zumindest qualitativ vergleichbar sind. Die Herausforderung beim Einsatz eines solchen Handgerätes besteht regelmäßig darin, dass die korrekte und reproduzierbare Kontaktierung der Fahrzeugreifen herausfordernd ist. Insbesondere ist es herausfordernd, mit der spitzen Elektrode den zumeist dünnen und farblich in der Laufstreifenoberfläche nur schwer zu identifizierenden CCB zuverlässig zu treffen. Zusammen mit dem Positionierungsaufwand der Krokodilklemme benötigen die mit der Leitfähigkeitsmessung beauftragen Arbeitskräfte wegen des unpraktischen Handlings pro Fahrzeugreifen immer noch relativ viel Zeit, wobei zudem eine umfassende Einweisung der Arbeitskräfte erforderlich ist.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik auszuräumen oder zumindest zu verringern.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen anzugeben, mit der diese Leitfähigkeitseigenschaften der Fahrzeugreifen in schneller und zuverlässiger Weise bestimmt werden können.
Zudem war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die Zeit- und Kosteneffizienz der Bestimmung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren verbessert sein sollte, wobei insbesondere auch eine zuverlässigere und genauere Messung möglich sein sollte als mit bekannten Handgeräten. Insoweit war es wünschenswert, dass mit der anzugebenden Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren die zeit- und kosteneffiziente Leitfähigkeitsbestimmung in gesamten Reifenchargen ermöglicht werden sollte, wobei insbesondere die Notwendigkeit entfallen sollte, die Fahrzeugreifen zuvor auf Felgen aufzuziehen und für mehrere Stunden lagern zu müssen. Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die mit der anzugebenden Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren bestimmten Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen möglichst weitgehend denen entsprechend sollten, die in dem standardisierten, aber operativ relativ aufwendigen Testverfahren gemäß WdK-Richtlinie erhalten würden.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebenden Vorrichtungen und das entsprechende Verfahren möglichst leicht automatisierbar sein sollten, wobei es zudem wünschenswert war, dass die anzugebenden Vorrichtungen möglichst leicht herstellbar und dabei robust ausführbar sein sollten.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebenden Vorrichtungen und das entsprechende Verfahren die Anforderung an die Ausbildung und Einweisung der mit der Leitfähigkeitsmessung betrauten Arbeitskräfte reduzieren sollte, indem die Verwendung besonders leicht und eingängig sein sollte.
Zudem war es eine Aufgabe, dass die anzugebenden Vorrichtungen besonders mobil ausgeführt sein sollten, sodass sie auch außerhalb üblicher Fertigungsstraßen zur Überprüfung von Fahrzeugreifen zum Einsatz kommen können.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben lösen lassen, wenn eine Messzange eingesetzt wird, deren Zangenelemente jeweils ein elektrisch leitfähiges Kontaktierungselement umfassen und zueinander reversibel und zerstörungsfrei beweglich ausgeführt werden, um damit den Reifenwulst und die Laufstreifenoberfläche kontaktieren zu können, wenn zumindest das für die Kontaktierung des Laufstreifens vorgesehene Kontaktierungselement mit einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Leitelementen ausgerüstet wird, beispielsweise mit leitfähigen Borsten, um eine zuverlässige Kontaktierung der leitfähigen Bereiche der Laufstreifenoberfläche zu ermöglichen, wie es in den Ansprüchen definiert ist.
Das komplementäre Kontaktierungselement, welches bevorzugt ebenfalls als Bürste ausgeführt werden kann, wird an den Reifenwulst angelegt, woraufhin die Messzange gespannt und das andere Ende mit den Leitelementen des Kontaktierungselements auf den Laufstreifen aufgelegt wird. Die beiden Kontaktierungselemente sind über Messkabel beispielsweise an ein Isolationsmessgerät angeschlossen. Ohne dass der Benutzer mit irgendwelchen Kontakten in Berührung kommt, ist der Fahrzeugreifen in diesem Zustand an der Reifenwulst und an der Lauffläche kontaktiert, sodass die Messung mit dem Isolationsmessgerät ausgelöst werden kann. Die gewünschte Messinformation über die Leitfähigkeitseigenschaften kann zwanglos am Isolationsmessgerät abgelesen werden. Anschließend kann die Messung mit geringem Aufwand an weiteren Umfangspunkten des Fahrzeugreifens wiederholt werden, bevor das Verfahren an einem weiteren Fahrzeugreifen wiederholt wird.
Die entsprechenden Messungen können dabei in vorteilhafter Weise sowohl bei stehenden Reifen als auch bei liegenden Reifen durchgeführt werden - zumindest so lange sie nicht auf einer leitfähigen Unterlage liegen - und erfordern es nicht, dass der Fahrzeugreifen zuvor auf eine Felge aufgezogen wird.
Hierdurch ist in vorteilhafter Weise weniger apparativer Aufwand nötig und durch die Messzange ist eine wiederholbare und zuverlässige Kontaktierung gewährleistet, mit der zuverlässige Leitfähigkeitsinformationen erhalten werden können. In den Experimenten der Erfinder konnten somit in kurzer Zeit und mit wenig Aufwand viele Fahrzeugreifen vermessen werden, wobei in vorteilhafter Weise auch die Automatisierung der Messung möglich war, beispielsweise von auf einem Förderband transportierten Fahrzeugreifen.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden somit durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Verfahren ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Messzangen.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Messzange zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen, umfassend: i) einen Grundkörper, ii) ein mit dem Grundkörper verbundenes erstes Zangenelement, wobei das erste Zangenelement ein elektrisch leitfähiges erstes Kontaktierungselement umfasst, iii) ein mit dem Grundkörper verbundenes und vom ersten Zangenelement beabstandetes zweites Zangenelement, wobei das zweite Zangenelement ein elektrisch leitfähiges zweites Kontaktierungselement umfasst, iv) eine mit dem ersten Kontaktierungselement und dem zweiten Kontaktierungselement verbundene Messeinheit zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften, wobei das erste Kontaktierungselement auf der in Richtung des zweiten Zangenelements weisenden Seite des ersten Zangenelements angeordnet ist, wobei das zweite Kontaktierungselement auf der in Richtung des ersten Zangenelements weisenden Seite des zweiten Zangenelements angeordnet ist, wobei die Messzange dazu eingerichtet ist, dass der Abstand zwischen dem ersten Zangenelement und dem zweiten Zangenelement reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann, wobei das erste Kontaktierungselement eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen ersten Leitelementen umfasst, welche sich von der Oberfläche des ersten Zangenelements erstrecken.
Bei der erfindungsgemäßen Messzange handelt es sich um eine Vorrichtung, in der ein erstes und ein zweites Kontaktierungselement dafür vorgesehen sind, einen Fahrzeugreifen an der Reifenwulst und an der Oberfläche des Laufstreifens zu kontaktieren, in dem der Fahrzeugluftreifen sozusagen in die Messzange eingeklemmt wird. Hierfür werden das erste und zweite Kontaktierungselement jeweils an einem Zangenelement bereitgestellt, sodass in die Richtung des Zangeninneren weisen. Die an einem Grundkörper befestigten Zangenelemente sind dabei so ausgeführt, dass der Abstand zwischen den Zangenelementen reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann, um eine Kontaktierung des Fahrzeugreifens zwischen den Kontaktierungselementen zuverlässig zu ermöglichen. Mit anderen Worten handelt es sich um eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die Messzange dazu eingerichtet ist, dass ein Fahrzeugreifen so zwischen dem ersten Zangenelement und dem zweiten Zangenelement angeordnet werden kann, dass der Laufstreifen des Fahrzeugreifens mit den ersten Leitelementen des ersten Kontaktierungselements und eine Reifenwulst des Fahrzeugreifen mit dem zweiten Kontaktierungselement kontaktiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Messzange dient dazu, Leitfähigkeitseigenschaften des Fahrzeugreifens zu messen, wobei diese Leitfähigkeitseigenschaften mit dem fachmännischen Verständnis zwischen der Oberfläche des Laufstreifens und der Reifenwulst bestimmt werden, da diese Leitfähigkeitseigenschaften für den späteren Betrieb die höchste Relevanz haben. In der weit überwiegenden Zahl der Fälle wird es sich bei der gemessenen Leitfähigkeitseigenschaft, welche mit der erfindungsgemäßen Messzange bestimmt wird, direkt um die elektrische Leitfähigkeit des Reifens handeln. Der Fachmann versteht insoweit jedoch, dass es prinzipiell auch möglich ist, als Leitfähigkeitseigenschaften andere Größen zu bestimmen, welche mit elektrischer Leitfähigkeit korrelieren oder von dieser abgeleitet sind. Beispielswiese ist es auch möglich, statt der elektrischen Leitfähigkeit den elektrischen Widerstand zwischen der Reifenwulst und dem Laufstreifen zu ermitteln oder die erfindungsgemäße Messzange so auszulegen, dass statt der elektrischen Leitfähigkeit selbst ein davon abgeleiteter Wert ausgegeben wird, beispielsweise als relativer Wert nach Normierung durch eine gewünschte Leitfähigkeit. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die Leitfähigkeitseigenschaften ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus der elektrischen Leitfähigkeit des Fahrzeugreifens zwischen der Reifenwulst und dem Laufstreifen und dem elektrischen Widerstand der Fahrzeugreifen zwischen der Reifenwulst und dem Laufstreifen. Der Fachmann versteht insoweit zwanglos, dass die Kontaktierungselemente insbesondere gegenüber dem Grundkörper hinreichend isoliert sein sollten, um eine zuverlässige Messung der elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften zwischen den Kontaktierungselementen zu erlauben, beispielsweise indem die Zangenelemente aus einem nichtleitenden Material ausgeführt werden.
Ein wesentlicher Grundbestandteil der erfindungsgemäßen Messzange ist der Grundkörper, dem insbesondere die Aufgabe zukommt, dass an diesem die weiteren Bestandteile der Messzange angeordnet werden können. Beispielhaft ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei der Grundkörper aus Metall oder Kunststoff besteht, bevorzugt aus Metall.
Der Grundkörper dient dabei insbesondere dafür, die konstruktiven Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass das erste Zangenelement und das zweite Zangenelement hinsichtlich ihres Abstandes reversibel und zerstörungsfrei zueinander veränderbar sind. Denkbar ist beispielsweise eine erfindungsgemäße Messzange, wobei der Grundkörper eine Führungsschiene zur Führung des ersten Zangenelements und/oder des zweiten Zangenelements umfasst.
Es kann als Vorteil der erfindungsgemäßen Messzange gesehen werden, dass diese besonders leicht als Handgerät ausgeführt werden kann, welches die mit der Messung der Leitfähigkeitseigenschaften betrauten Arbeitskräfte manuell bedienen können, wobei das Handling dadurch verbessert werden kann, dass am Grundkörper ein Griff vorgesehen wird. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Messzange, wobei der Grundkörper einen Handgriff umfasst, und/oder wobei die Messzange ein Handgerät ist.
Als alternative Ausgestaltung zu der Ausführung als Handgerät kann die erfindungsgemäße Messzange auch als Endeffektor ausgeführt werden, wodurch sich der Einsatz in vorteilhafter Weise besonders gut automatisieren lässt. Bevorzugt ist hierfür eine erfindungsgemäße Messzange, wobei der Grundkörper eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung der Messzange an einer automatisierten Bewegungseinheit, bevorzugt an einem Roboter, umfasst. In der erfindungsgemäßen Messzange lässt sich der Abstand zwischen dem ersten Zangenelement und dem zweiten Zangenelement reversibel und zerstörungsfrei verändern, wie es von einer Zange bekannt ist. Diese Veränderbarkeit des Abstandes lässt sich dabei prinzipiell dadurch realisieren, dass lediglich eines der Zangenelemente beweglich am Grundkörper angeordnet ist. Alternativ lässt sich jedoch auch eine Ausführungsform umsetzen, in der beide Zangenelemente beweglich am Grundkörper angeordnet sind. Nach Einschätzung der Erfinder ergibt sich eine besonders robuste und konstruktiv vergleichsweise einfach auszuführende bevorzugte Ausführungsform, welche insbesondere auch im erfindungsgemäßen Verfahren besonders effizient einzusetzen ist, wenn das für den Kontakt mit der Reifenwulst ausgelegte Zangenelement nebst Kontaktierungselement beweglich ausgeführt ist, während die für den Kontakt mit dem Laufstreifen vorgesehenen Teile positionsfest ausgeführt werden. Denkbar ist somit eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das zweite Zangenelement positionsfest mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei das erste Zangenelement reversibel und zerstörungsfrei beweglich am Grundkörper angeordnet ist, oder wobei das erste Zangenelement und das zweite Zangenelement reversibel und zerstörungsfrei beweglich am Grundkörper angeordnet sind. Bevorzugt ist jedoch eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das erste Zangenelement positionsfest mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei das zweite Zangenelement reversibel und zerstörungsfrei beweglich am Grundkörper angeordnet ist.
Zur Gewährleistung einer möglichst zuverlässigen und reproduzierbaren Messung ist es nach Einschätzung der Erfinder bevorzugt, die Abstandsänderung zwischen den Zangenelemente über geeignete Mechanismen zu steuern. Zumindest theoretisch ist es hierbei möglich, die Bewegung der Zangenelemente über einen hydraulischen Mechanismus, beispielsweise einen Öldruckzylinder, oder ein Schraubgetriebe zu steuern. Nach Einschätzung der Erfinder hat es sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, zwischen den Zangenelementen einen Vorspannmechanismus vorzusehen, der dafür sorgt, dass der Reifen gegen die vom Vorspannmechanismus ausgeübte Spannung in die Messzange eingebracht werden muss, da hierdurch eine gute Kontaktkraft sichergestellt wird. Beispielsweise kann das zweite Zangenelemente nebst dem entsprechenden Kontaktierungselement an die Reifenwulst angelegt werden, woraufhin die im Verfahren eingesetzten Arbeitskräfte gegen die Spannung des Vorspannmechanismus die Messzange aufweiten, um das erste Zangenelement über den Laufstreifen zu positionieren.
Anschließend sorgt die Rückstellbewegung des Vorspannmechanismus dafür, dass zwischen den Zangenelementen eine vordefinierte Kraft wirkt, welche den Reifen zwischen den Zangenelementen in gewünschter Weise fixiert und eine besonders reproduzierbare Messung gewährleistet. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die Messzange zusätzlich umfasst: vi) einen Bewegungsmechanismus zur reversiblen und zerstörungsfreien Veränderung des Abstandes zwischen dem ersten Zangenelement und dem zweiten Zangenelement, wobei der Bewegungsmechanismus bevorzugt ein hydraulischer Mechanismus ist oder ein Schraubgetriebe umfasst.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die Messzange zusätzlich umfasst: v) einen zwischen dem ersten Zangenelement und dem zweiten Zangenelement angelegten Vorspannmechanismus, wobei der Vorspannmechanismus bevorzugt so ausgelegt ist, dass die Vergrößerung des Abstandes zwischen dem ersten Zangenelement und dem zweiten Zangenelement gegen eine vom Vorspannmechanismus ausgeübte Spannung erfolgt, wobei der Vorspannmechanismus bevorzugt eine Spannfeder umfasst.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt dem ersten Kontaktierungselement, d. h. dem Kontaktierungselement, welches im späteren Einsatz insbesondere für die Kontaktierung des Laufstreifens vorgesehen ist, eine besondere Bedeutung zu. Dieses umfasst nämlich erfindungsgemäß eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen ersten Leitelementen, welche sich von der Oberfläche des ersten Zangenelements erstrecken. Mit anderen Worten handelt es sich nicht um eine typische, beispielsweise plattenförmige Elektrode, sondern um eine Anordnung einer Vielzahl von einzelnen Leitelementen, die dafür vorgesehen sind, eine gute Kontaktierung der Laufstreifenoberfläche zu ermöglichen und dabei insbesondere eine Kontaktierung des CCB sicherstellen sollen. Beispielhaft ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die ersten Leitelemente zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Kupfer, Silber, Gold und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, besonders bevorzugt aus ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Kupfer und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, ganz besonders bevorzugt kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff.
Die Unterscheidung zwischen einem elektrisch leitfähigen Material in Abgrenzung zu einem elektrisch isolierenden Material trifft der Fachmann in der Praxis zwanglos und auf Grundlage seines fachmännischen und klaren technischen Verständnisses dieser Begriffe. Insoweit gilt ein Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann als elektrisch leitfähiges Material, wenn dessen spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C bei 1000 Q mm2/m oder weniger, bevorzugt bei 100 Q mm2/m oder weniger, besonders bevorzugt bei 10 Q mm2/m oder weniger, liegt. Umgekehrt gilt ein Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere dann als elektrisch isolierendes Material, wenn dessen spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C bei 108 Q mm2/m oder mehr, bevorzugt bei 1010 Q mm2/m oder mehr, besonders bevorzugt bei 1012 Q mm2/m oder mehr, liegt. Entsprechend sind Metalle und Legierungen sowie viele leitfähig gemachte Kunststoffe elektrisch leitfähige Materialien, wohingegen typische, unmodifizierte Kunststoffe wie PET oder PE ebenso zu den elektrisch isolierenden Materialien zählen wie beispielsweise die meisten Gläser und Keramiken.
Die Zahl der Leitelemente wird dabei vom Fachmann in der Praxis auf die Größe des Fahrzeugreifen sowie auf Größe des CCB abgestimmt werden. Die Erfinder schlagen vor, dass es hinreichend Leitelemente vorgesehen werden sollten, um eine Kontaktierung der Laufstreifenoberfläche mit einer solchen Auflösung zu erlauben, dass der CCB auch dann zuverlässig kontaktiert wird, wenn es beim Einsatz, insbesondere als Handgerät, in der tatsächlichen Ausrichtung der Messzange zum Reifen zu kleinen Abweichungen kommt. Bevorzugt ist insoweit eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das erste Kontaktierungselement 10 oder mehr, bevorzugt 30 oder mehr, besonders bevorzugt 50 oder mehr, ganz besonders bevorzugt 100 oder mehr, insbesondere bevorzugt 2000 oder mehr, elektrisch leitfähige erste Leitelementen, umfasst.
Nach Einschätzung der Erfinder ist es neben einer auf die zu vermessenden Fahrzeugreifen abgestimmten Dichte an Leitelementen besonders vorteilhaft, die einzelnen Leitelemente so auszuführen, dass diese eine optimale Anpassung an die Laufstreifenoberfläche erlauben, welche häufig inhärent gekrümmt und/oder durch ein Laufstreifenprofil strukturiert sein kann. Nach Einschätzung der Erfinder ist es zum Beispiel denkbar, die einzelnen Leitelemente als Federelemente auszuführen, welche beim Kontaktieren des Laufstreifens unterschiedliche stark komprimiert werden können, um an jeder Position eine möglichst gute Kontaktierung zu gewährleisten. Nach einem ähnlichen Konzept ist es auch möglich, leitfähige Pins vorzusehen, welche beispielsweise zumindest teilweise in dem Zangenelement versenkt werden können, um Höhen und Tiefen des Laufstreifens abzubilden. Bevorzugt ist in diesen Fällen eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die ersten Leitelemente elektrisch leitfähige Federn sind, wobei an dem vom ersten Zangenelement abgewandten Ende der Federn bevorzugt Kontaktplättchen angeordnet sind. Bevorzugt ist alternativ eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die ersten Leitelemente elektrisch leitfähige Pins sind, wobei die elektrisch leitfähigen Pins reversibel und zerstörungsfrei versenkbar im ersten Zangenelement angeordnet sind.
Nach Einschätzung der Erfinder werden besonders leistungsfähige Messzangen jedoch dann erhalten, wenn das erste Kontaktierungselement nach Art einer Bürste ausgeführt wird, bei dem eine große Vielzahl an leitfähigen Borstenelementen eine zuverlässige, strukturangepasste Kontaktierung mit einer zumeist sehr hohen Flächenauflösung ermöglicht, sodass dies für im Wesentlichen alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messzange besonders bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das erste Kontaktierungselement eine Bürste ist, wobei die ersten Leitelemente elektrisch leitfähige Borsten sind, bevorzugt Carbonborsten.
Das zweite Kontaktierungselement dient dazu, eine gute elektrische Verbindung zum Reifenwulst auszubilden. In der Praxis ist dabei die Kontaktierung der Reifenwulst in vielen Fällen weniger anspruchsvoll als auf dem strukturierten und gegebenenfalls gekrümmten Laufstreifen den CCB zu treffen. Somit ist es nach Einschätzung der Erfinder für das zweite Kontaktierungselement auch denkbar, diese als klassische flächige Elektrode auszuführen. Denkbar ist somit eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das zweite Kontaktierungselement eine plattenförmige oder stabförmige Elektrode ist.
Nach Einschätzung der Erfinder ist es jedoch für im Wesentlichen alle Ausführungsformen bevorzugt, auch das zweite Kontaktierungselement analog zu dem ersten Kontaktierungselement mit einer Vielzahl von Leitelementen zu versehen, wodurch eine besonders zuverlässige und strukturangepasste Kontaktierung der Reifenwulst ermöglicht wird, wobei auch hierbei die Ausführung als Bürste mit leitfähigen Borsten besonders bevorzugt ist. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das zweite Kontaktierungselement eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen zweiten Leitelementen umfasst, welche sich von der Oberfläche des zweiten Zangenelements erstrecken. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ entsprechend aus eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das zweite Kontaktierungselement 10 oder mehr, bevorzugt 30 oder mehr, besonders bevorzugt 50 oder mehr, ganz besonders bevorzugt 100 oder mehr, insbesondere bevorzugt 2000 oder mehr, elektrisch leitfähige zweite Leitelementen umfasst. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die zweiten Leitelemente zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Kupfer, Silber, Gold und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, besonders bevorzugt aus ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Kupfer und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, ganz besonders bevorzugt kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff.
Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die zweiten Leitelemente elektrisch leitfähige Federn sind, wobei an dem vom zweiten Zangenelement abgewandten Ende der Federn bevorzugt Kontaktplättchen angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist alternativ eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die zweiten Leitelemente elektrisch leitfähige Pins sind, wobei die elektrisch leitfähigen Pins reversibel und zerstörungsfrei versenkbar im zweiten Zangenelement angeordnet sind. Ganz besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das zweite Kontaktierungselement eine Bürste ist, wobei die zweiten Leitelemente elektrisch leitfähige Borsten sind, bevorzugt Carbonborsten.
Insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders vorteilhaft, die ersten Leitelemente und die zweiten Leitelemente im Wesentlichen gleichartig auszuführen, wobei insbesondere der Einsatz von zwei Bürsten mit leitfähigen Borsten in besonders leistungsfähigen erfindungsgemäßen Messzangen resultiert. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die ersten Leitelemente und die zweiten Leitelemente bevorzugt gleichartige Leitelemente sind.
Hinsichtlich der Dimensionierung werden die Kontaktierungselemente und damit in vielen Fällen mittelbar auch die Zangenelemente auf die zu kontaktierenden Elemente des Reifens abgestimmt werden. So können die für die Kontaktierung der Reifenwulst vorgesehenen Bauteile deutlich kürzer ausgeführt werden, da dies für einen zuverlässigen Kontakt zu der zumeist schmalen Reifenwulst ausreichend ist, wobei ein entsprechend verkürzter Aufbau die Handhabungseigenschaften in der Praxis verbessert. Im Gegensatz hierzu sollten die für die Kontaktierung der Laufstreifenoberflächen vorgesehenen Bauteile zumindest so lange ausgeführt werden, dass diese bei Anordnung eines Fahrzeugreifens in der Messzange hinreichend weit über den Laufstreifen ragen, sodass sie den zumeist in der Mitte des Laufstreifens angeordneten CCB überstreichen können. Beispielhaft ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das erste Kontaktierungselement dazu eingerichtet ist, den Laufstreifen eines Fahrzeugreifens in axiale Richtung über 50 % oder mehr, bevorzugt über 70 % oder mehr, besonders bevorzugt über 90 % oder mehr, der Laufstreifenbreite zu kontaktieren, und/oder wobei das erste Kontaktierungselement eine Länge im Bereich von 10 bis 50 cm, bevorzugt im Bereich von 15 bis 40 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 cm, aufweist. Beispielhaft ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Messzange, wobei das zweite Kontaktierungselement dazu eingerichtet ist, die Reifenwulst eines Fahrzeugreifens zu kontaktieren, und/oder wobei das zweite Kontaktierungselement eine Länge im Bereich von 5 bis 25 cm, bevorzugt im Bereich von 7 bis 20 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 9 bis 15 cm, aufweist.
Das erste Kontaktierungselement und das zweite Kontaktierungselement sind über Kabel, welche beispielsweise im Inneren des Grundkörpers geführt werden können, mit einer Messeinheit verbunden. In bevorzugten Ausgestaltungen handelt es sich hierbei um ein Isolationswiderstandsmessgerät, was insbesondere daran liegt, dass die zu erwartenden Leitfähigkeitswerte von Fahrzeugreifen insgesamt vergleichsweise niedrig sind, da selbst die auf Leitfähigkeit ausgerüsteten Gummiwerkstoffe, wie sie beispielsweise im CCB verarbeitet werden, gemessen an üblichen leitfähigen Materialien, wie beispielsweise Metall, über einen relativ hohen Widerstand verfügen. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Messzange, wobei die Messeinheit ein Widerstandsmessgerät, bevorzugt ein Isolationswiderstandsmessgerät ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen mit einer erfindungsgemäßen Messzange, umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines Fahrzeugreifens, umfassend zwei Reifenwülste und einen in radialer Richtung außenliegenden Laufstreifen, b) Kontaktieren einer der Reifenwülste mit dem zweiten Kontaktierungselement, c) Kontaktieren des Laufstreifens mit den ersten Leitelementen des ersten Kontaktierungselements, d) Messen der Leitfähigkeitseigenschaften des Fahrzeugreifens zwischen dem ersten Kontaktierungselement und dem zweiten Kontaktierungselement mit der Messeinheit.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren bei stehenden oder liegenden Fahrzeugreifen durchgeführt wird.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Verfahren für jeden Fahrzeugreifen an zwei oder mehr, bevorzugt drei oder mehr, besonders bevorzugt vier oder mehr, über den Umfang verteilten Messpunkten durchgeführt wird.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Messzange an einer automatisierten Bewegungseinheit angeordnet ist, wobei das Verfahren als automatisiertes Verfahren betrieben wird, wobei das Verfahren nacheinander für eine Vielzahl von Fahrzeugreifen durchgeführt wird, wobei die Vielzahl an Fahrzeugreifen bevorzugt auf einer Fördereinheit, bevorzugt einem Förderband, insbesondere einem Förderband mit einer nicht-leitenden Oberfläche, gefördert werden.
Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Messzange in einer bevorzugten Ausführungsform. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Messzange 10 in einer bevorzugten Ausführungsform. An dem mit einem Handgriff 24 versehenen Grundkörper 12 sind ein erstes Zangenelement 14 und ein zweites Zangenelement 18 befestigt, deren Abstand relativ zueinander reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann. Dabei ist das zweite Zangenelement 18 über eine Führungsschiene (nicht gezeigt) beweglich am Grundkörper 12 angeordnet und über einen Vorspannmechanismus 26, welcher als Feder ausgeführt ist, mit dem ersten Zangenelement 14 verbunden.
Auf der in das Innere der Zange weisenden Seite des ersten Zangenelements 14 ist ein erstes Kontaktierungselement 16 angeordnet, welches als Bürste mit einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Borstenelementen aus Carbonfasern ausgeführt ist und dafür vorgesehen ist, einen Fahrzeugreifen an der Laufstreifenoberfläche zu kontaktieren. Das zweite Zangenelement 18 ist kürzer als das erste Zangenelement 14, ist jedoch als zweites Kontaktierungselement 20 ebenfalls mit einer leitfähigen Bürste mit einer Vielzahl von Carbonfaser-Borsten ausgerüstet.
Sowohl das erste Kontaktierungselement 16 als auch das zweite Kontaktierungselement 20 sind über im Inneren der Messzange 10 geführte Kabel, welche teilweise als gestrichelte Linien dargestellt sind, mit einer Messeinheit 22 verbunden, welche im gezeigten Beispiel der Fig. 1 als Isolationsmessgerät ausgeführt ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Messzange 10 kommt derart zum Einsatz, dass bei einem zu vermessenden Fahrzeugreifen eine der Reifenwülste mit dem kürzeren, zweiten Kontaktierungselement 20 kontaktiert und die Messzange 10 gegen die vom Vorspannmechanismus 26 wirkende Kraft aufgespannt wird, um das erste Zangenelemente 14 und damit das erste Kontaktierungselement 16 über den Laufstreifen zu führen und den Fahrzeugreifen anschließend zwischen dem ersten Kontaktierungselement 16 und dem zweiten Kontaktierungselement 20 zu fixieren, sodass die Leitfähigkeitseigenschaften des Fahrzeugluftreifens zwischen dem ersten Kontaktierungselement 16 und dem zweiten Kontaktierungselement 20 mit der Messeinheit 22 bestimmt werden können.
Bezugszeichenliste
10 Messzange
12 Grundkörper
14 erstes Zangenelement 16 erstes Kontaktierungselement
18 zweites Zangenelement
20 zweites Kontaktierungselement
22 Messeinheit
24 Handgriff 26 Vorspannmechanismus

Claims

Ansprüche
1. Messzange (10) zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen, umfassend: i) einen Grundkörper (12), ii) ein mit dem Grundkörper (12) verbundenes erstes Zangenelement (14), wobei das erste Zangenelement (14) ein elektrisch leitfähiges erstes Kontaktierungselement (16) umfasst, iii) ein mit dem Grundkörper (12) verbundenes und vom ersten Zangenelement (14) beabstandetes zweites Zangenelement (18), wobei das zweite Zangenelement (18) ein elektrisch leitfähiges zweites Kontaktierungselement (20) umfasst, iv) eine mit dem ersten Kontaktierungselement (16) und dem zweiten Kontaktierungselement (20) verbundene Messeinheit (22) zur Messung der Leitfähigkeitseigenschaften, wobei das erste Kontaktierungselement (16) auf der in Richtung des zweiten Zangenelements (18) weisenden Seite des ersten Zangenelements (14) angeordnet ist, wobei das zweite Kontaktierungselement (20) auf der in Richtung des ersten Zangenelements (14) weisenden Seite des zweiten Zangenelements (18) angeordnet ist, wobei die Messzange (10) dazu eingerichtet ist, dass der Abstand zwischen dem ersten Zangenelement (14) und dem zweiten Zangenelement (18) reversibel und zerstörungsfrei verändert werden kann, wobei das erste Kontaktierungselement (16) eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen ersten Leitelementen umfasst, welche sich von der Oberfläche des ersten Zangenelements (14) erstrecken.
2. Messzange (10) nach Anspruch 1 , wobei der Grundkörper (12) einen Handgriff (24) umfasst.
3. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste Zangenelement (14) positionsfest mit dem Grundkörper (12) verbunden ist, wobei das zweite Zangenelement (18) reversibel und zerstörungsfrei beweglich am Grundkörper (12) angeordnet ist.
4. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Kontaktierungselement (16) 10 oder mehr elektrisch leitfähige erste Leitelemente umfasst.
5. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersten Leitelemente zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff.
6. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Kontaktierungselement (16) eine Bürste ist, wobei die ersten Leitelemente elektrisch leitfähige Borsten sind.
7. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Kontaktierungselement (20) eine Bürste ist, wobei die zweiten Leitelemente elektrisch leitfähige Borsten sind.
8. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Messzange (10) zusätzlich umfasst: v) einen zwischen dem ersten Zangenelement (14) und dem zweiten Zangenelement (18) angelegten Vorspannmechanismus (26).
9. Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Messeinheit (22) ein Widerstandsmessgerät ist.
10. Verfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeitseigenschaften von Fahrzeugreifen mit einer Messzange (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
9, umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder Bereitstellen eines Fahrzeugreifens, umfassend zwei Reifenwülste und einen in radialer Richtung außenliegenden Laufstreifen, b) Kontaktieren einer der Reifenwülste mit dem zweiten Kontaktierungselement (20), c) Kontaktieren des Laufstreifens mit den ersten Leitelementen des ersten Kontaktierungselements (16), d) Messen der Leitfähigkeitseigenschaften des Fahrzeugreifens zwischen dem ersten Kontaktierungselement (16) und dem zweiten Kontaktierungselement (20) mit der Messeinheit (22).
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