NO334864B1 - Slitasjesensor for dekk - Google Patents

Abstract

Anordning for å detektere og varsle slitasje i dekk over tid, og hvor dette gjøres ved å iverksette og sende varsling ved fuktgjennomtrengning i en anordning 10 som er innlemmet i dekket, og som omfatter en innkapsling 20 som slites ned før en akkumulator 30 aktiveres ved fukt som trenger inn i innkapslingen 20.

Description

Introduksjon

Oppfinnelsen omfatter en anordning for å detektere og varsle slitasje av dekk over tid, og hvor dette gjøres ved å iverksette og sende varsling ved gjennomtrengning av fuktighet i et dekk.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Slitasje av dekk er noe som skjer ved bruk over tid, og hvor det er friksjon mellom dekk og veibane eller underlag som forårsaker slitasjen.

Veier blir utsatt for slitasje over tid ved at kjøretøy som bruker veibanen forårsaker friksjon mellom dekk og veibane. Om vinteren er det videre vanlig å bruke piggdekk som øker slitasjen ytterligere ved at piggene kan rive opp øvre sjikt i veibanen. Slitt veibane forårsaker økt slitasje på dekk.

Slitasje i forbindelse med dekk er som kjent en sikkerhetsrisiko. Slitte dekk kan forårsake ulykker ved at veigrepet ikke er som opprinnelig tiltenkt. Ved en brå oppbremsing vil et slitt dekk ikke har samme friksjon med underlaget som et nytt dekk. Dette kan føre til kollisjoner og utforkjøringer. Et slitt dekk vil også kunne føre til vannplaning ved at mønster i dekk som skal hindre vannplaning er slitt bort.

Dekk blir i dag gjerne manuelt inspisert av personell for å se om disse eventuelt bør byttes. Ved slik inspeksjon blir dybden på mønsteret i dekket målt og det blir inspisert om det er skader eller rifter i dekket vurdert.

Det er en kjensgjerning at dekk ikke blir inspisert hyppig nok og at ulykker skjer grunnet dårlige dekk.

For å kunne detektere slitasje, og sende ut informasjon om dette trengs elektronikk med tilstrekkelig strømforsyning. Imidlertid vil bruk av kablet strømforsyning være lite egnet og upraktisk, grunnet dekkenes rotasjon i forhold til kjøretøyet som de er montert på og av- og påmontering av hjul som dekk sitter på. Bruk av batterier vil også være upraktisk, siden disse vil kreve inspeksjon og vedlikehold etter noen års tid siden spenningen vil falle etter hvert som tiden går.

DE-19745734 Al beskriver en slitasjesensor som måler spordybden til et dekk for et kjøretøy ved at det i en blokk av dekkmønsteret er montert en elektrisk eller elektromagnetisk sensor som er følsom for slitasje, og som arbeider sammen med en sensorkrets. Et signal blir generert og sendt til en evalueringskrets i kjøretøyet. Publikasjonen fokuserer på et annet prinsipp enn den foreliggende oppfinnelsen.

WO-2008/029125 Al beskriver en sensor til å feste på en forankringskjetting eller forankringsvire for å angi en forankringsfeil. Denne omfatter en energikilde som blir aktivert ved at en bruddplate brytes dersom det oppstår en trykkforandring. Aktivering av energikilden gir energi til en sender som sender et feilsignal ved enten akustiske- eller radiofrekvensmidler. Publikasjonen fokuserer på en annen bruk og et annet prinsipp enn den foreliggende oppfinnelsen, dvs. bruddflater og ikke slitasjeflater som i oppfinnelsen.

Det er behov for en enkel og rimelig måte å varsle slitasje i dekk på samt graden av slitasje. Det er videre behov for en selvdrevet løsning som tillater at dekk kan brukes i mange år uten at det er behov for manuell inspeksjon av dekk og strømforsyning.

Den foreliggende oppfinnelsen løser de nevnte problemene ved å anvende en

selvdrevet kommunikasjonsløsning med en katalytisk elektrodeakkumulator som er innkapslet i et materiale som slites ned over tid. Når en viss slitasje har funnet sted vil vann fra underlaget til dekket trenge inn i og aktivere akkumulatoren som vil gi strøm til varslingselektronikk som da sender varsel om fuktgjennomtrenging og dermed slitasjegrad av et dekk.

Løsningen kan ligge inaktiv i mange år uten at dette vil påvirke funksjonaliteten.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter en anordning for å detektere og varsle slitasje av dekk over tid, hvor anordningen blir aktivert ved kontakt med fukt, og hvor dette muliggjøres ved at anordningen omfatter midler for å generere energi og signaleringsrnidler forbundet til nevnte midler for å generere energi, eg hvor midlene for å generere energi omfatter minst én tørrladet katalytisk elektrode akkumulator innlemmet i en innkapsling som ligger an mot den ytre delen av dekket, og hvor innkapslingens ende som vender ut mot den ytre delen av dekket er laget i et materiale med en mekanisk forsinkelse som må slites ned over tid før fukt trenger inn slik at akkumulatoren og aktiveres slik at signaleringsmidlene sender varsling om slitasjegrad når innkapslingen er slitt ned.

De vedlagte selvstendige kravene definerer beskyttelsesomfanget til oppfinnelsen, mens tilhørende uselvstendige krav definerer ytterligere utførelser og trekk ved oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Som nevnt er hensikten med den foreliggende oppfinnelsen å detektere og varsle slitasje i dekk over tid.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedlagte figurene, hvor: Figur 1 viser en anordning i henhold til oppfinnelsen for å detektere slitasje i dekk;

Figur 2 viser plassering av en anordning i et dekk, og

Figur 3 viser et eksempel på en innkapsling med flere lag med elektroder.

Figur 1 viser hoveddelene som inngår i anordningen 10 for å detektere slitasje i dekk. Anordningen 10 utgjøres av i det minste en innkapsling 20, minst én katalytisk elektrode akkumulator 30, samt signaleringsrnidler 40 forbundet til akkumulatoren 30. Anordningen innlemmes i et dekk og signaleringsmidlene 40 sender varsling når fukt trenger inn til akkumulatoren 30 slik at denne aktiveres.

Anordningen 10 er kjennetegnet ved at midlene for å generere energi omfatter minst én tørrladet katalytisk elektrode akkumulator 30 som er innkapslet i et materiale med en mekanisk forsinkelse som må slites ned over tid før fukt trenger inn. Akkumulatoren 30 vil da aktiveres og gi strøm til signaleringsmidlene som vil iverksette varsling om slitasje når innkapslingen er slitt ned.

Akkumulatoren 30 er idet minste innlemmet i en innkapsling 20 som er vanntett slik at den i utgangspunktet er skjermet fra inntrenging av fuktighet. Ved å montere innkapslingen 20 mot kontaktflaten til et dekk 15 vil innkapslingen 20 etter en tids bruk av dekket også utsettes for slitasje og vil briste slik at fukt kan trenge inn. Som tidligere nevnt vil dette aktivere akkumulatoren 30 slik at denne gir strøm til de nevnte signaleringsmidlene som da iverksetter varsling. Dermed vil graden av slitasje på et dekk gjenspeiles i slitasje av overflaten til innkapslingen 20.

Slitasjegrad på innkapslingen 20 bestemmes av konstruksjonsmessige fysiske parametere ved denne, samt hvordan innkapslingen er plassert i forhold til overflaten til kontaktflaten til et dekk. Bruk av ulike materialer og tykkelser vil gjøre at innkapslingen 20 har ulike fysiske egenskaper som kan forårsake forskjellige tidsforløp for slitasjen.

I praksis er et kjøretøy utstyrt med minst to dekk, og typisk fire. Det er derfor nødvendig å vite hvilket dekk som er slitt. I en utførelse av oppfinnelsen kan hver anordning 10 være utstyr med enhets ID som skiller forskjetlige anordninger 10 fra hverandre. Signaleringsmidlene 40 i anordningen 10 vil da ved en eventuell varsling av slitasje sende unike ID'er til en sentral enhet i et kjøretøy som dekkene er montert på. Ved montering av nye dekk med anordningen 10 i henhold til oppfinnelsen kan da de ulike anordningene 10 registreres i en sentral enhet ved å koble ID mot hvilket dekk det er, f.eks. høyre foran, venstre bak etc. Dette kan gjøres på i og for seg kjente måter, for eksempel ved avlesing av ID i form av strekkoder etc.

Akkumulatoren 30, og dens innkapsling fungerer som en fuktighetssensor ved at fukt som trenger inn i akkumulatoren 30 vil medføre at denne genererer strøm slik at signaleringsmidlene 40 starer å sende informasjon. Grunnen til at fukt trenger inn til akkumulatoren 30 er som nevnt at innkapslingen har blitt utsatt for en viss slitasje over tid slik at den brister og fukt trenger inn. Dermed fungerer akkumulatoren 30 direkte som en fuktsensor, og indirekte som en slitasjesensor. Signaleringsmidlene 40 kan være standard kjente midler som omfatter en radiosender med tilhørende elektronikk. I sin enkleste form kan informasjonen som sendes fra signaleringsmidlene 40 være en bærebølge med en viss frekvens og eventuell pulsing, men i et system med flere anordninger 10 i flere dekk som nevnt over vil det legges informasjon på bærebølgen som for eksempel ID'en til anordningen 10 som har iverksatts sending/varsling.

Det er dermed som nevnt deteksjon av fukt som sier noe om slitasjegrad.

Bruken av tørrladede katalytiske elektrode akkumulatorer er i og for seg velkjent, men ikke brukt i en tilsvarende anordning og med tilsvarende formål som den foreliggende oppfinnelsen beskriver.

En katalytisk elektrode akkumulator 30 som er inaktiv eller såkalt tørrladet vil ikke levere strøm, og kan være uvirksom i mange år før den blir aktivert av vann grunnet slitasje av dekk. Akkumulatoren 30 kan eksempelvis være bygd opp av en

kopperelektrode og en sinkelektrode med tørt salt i mellom som elektrolytt. Når det så kommer vann mellom elektrodene, grunnet nevnte slitasje av innkapslingen som det er anbrakt i, aktiviseres elektrolytten og strøm vil bli generert. På denne måten kan en tørrladet elektrolytt fungere som fuktsensor ved at strøm genereres når fukt kommer inn i saltet slik at strøm vil gå mellom elektrodene.

Akkumulatoren 30 er videre koblet til signaleringsrnidler som vil starte utsendelse av signaler for å varsle at fukt har trengt inn i akkumulatoren.

Som elektroder i akkumulatoren 30 kan en bruke Kobber (Cu) og Sink (Zn), og videre salt som elektrolytt. Dette er én av flere mulige kombinasjoner. Det er imidlertid mulig å lage en langt bedre katalytisk elektrode akkumulator med bruk av andre metaller som har en større spenningskurver enn Cu og Zn.

En kan også seriekoble separate akkumulator celler med ulike kombinasjoner av elektroder, slik at en får generert en ønsket spenning.

Elektroder av Cu og Zn gir ut en spenning på rundt IV, men ved å seriekoble disse vil man øke spenningen.

Figur 2 viser plassering av den oppfinneriske anordningen 10 i et dekk. Selve plasseringen er kritisk siden det er samspillet mellom dekkets slitasjeflate og plasseringen til den oppfinneriske anordningen 10 som bestemmer hvor nøyaktig varslingen av fukt og dermed slitasjegrad blir.

Fortrinnsvis har overflaten til anordningen 10 samme form som overflaten til slitasjeflaten til dekket som den er montert i og er plassert noen millimeter under slitasjeflaten. Figur 3 viser et eksempel på oppbygning av en anordning for å detektere slitasje og som differensierer mellom ulike slitasjegrad er. Figuren viser et eksempel med tre lag med akkumulatorer 30A, 30B og 30C i sine respektive innkapslinger. En slik løsning kan oversende data tre ganger. Dette gjøres gjennom flere triggernivåer med en mekanisk forsinkelse i materialet. Dermed kan ulike slitasjegrader varsles. Gjennom en fysisk forsinkelse i materialet repeteres utsendelse av data i gitte intervaller som avhenger av den påførte slitasjen. Dette er en løsning som kan monteres i et dekk for å bestemme slitasjegrad en til dekket. Figuren viser akkumulatorene 30A, 30B og 30C i en sandwich konstruksjon. I en annen konstruksjonen ligger hver akkumulator 30A, 30B og 30C etter hverandre mot dekkes overflate og hvor hver akkumulator 30A, 30B og 30C har en innkapsling med ulik slitasjegrad.

Den første eller øverste akkumulatoren 30A vil, ved en viss slitasjegrad og inntrenging av fukt, generere strøm med en viss spenning bestemt av type elektroder brukt, om det er flere celler seriekoblet etc.

Etter hvert som slitasjegraden øker vil den andre akkumulatoren aktiveres, og til slutt vi den tredje og siste akkumulatoren aktiveres.

For å kunne adressere de ulike akkumulatorene 3OA, 3OB og 30C for å vite hvilken som har trigget, kan antall celler økes slik at generert spenning fra hver akkumulator blir ulik.

Eksempel for generering av ulike spenninger fra akkumulatorene er:

Akkumulator 30A inneholder 2 celler som typisk gir en spenning på 1,8V.

Akkumulator 30B inneholder 3 celler som typisk gir en spenning på 2,7V.

Akkumulator 30C inneholder 4 celler som typisk gir en spenning på 3,6V.

Dersom det er ønskelig å detektere flere ulike slitasjegrader kan en øke antall akkumulatorer.

I en utførelse av anordningen 10 omfatter denne også minst en tilleggssensor 50 som detekterer andre parametere enn fukt. Dette kan for eksempel være en temperaturmåler.

På bakgrunn av det som er beskrevet om oppfinnelsen forstås det at den er fleksibel og kan benyttes for å måle slitasje av andre innretninger enn dekk.

Claims (8)

1. Anordning (10) for å detektere og varsle slitasje av dekk (15) over tid, hvor anordningen (10) blir aktivert ved kontakt med fukt, og hvor dette muliggjøres ved at anordningen omfatter midler for å generere energi og signaleringsrnidler (40) forbundet til nevnte midler for å generere energi, hvor midlene for å generere energi omfatter minst én tørrladet katalytisk elektrode akkumulator (30) innlemmet i en innkapsling (20) som ligger an mot den ytre delen av dekket (15), og hvor innkapslingens (20) ende som vender ut mot den ytre delen av dekket (15) er laget i et materiale med en mekanisk forsinkelse som må slites ned over tid før fukt trenger inn slik at akkumulatoren (30) da aktiveres slik at signaleringsmidlene (40) sender varsling om slitasjegrad når innkapslingen (20) er slitt ned.

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat materialet til innkapslingen (20) som nevnte akkumulator(er) (30) er innlemmet i har ulike fysiske egenskaper ved at det brukes ulike materialer og tykkelser som forårsaker forskjellige tidsforløp for slitasjen.

3. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat midlene for å generere energi omfatter minst to ulike katalytiske akkumulatorer med ulikt antall celler for å generere forskjellige spenninger.

4. Anordning i henhold til krav 3,karakterisert vedat hver ulike akkumulator er innkapslet i sine respektive innkapslinger med ulike fysiske egenskaper i form av ulike materialer og tykkelser.

5. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat materialene har forskjellig tykkelse og/eller sammensetning som bruker ulik tid på å slites ned.

6. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat anordningen omfatter minst én tilleggssensor (50) som er en temperaturmåler.

7. Anordning i henhold til krav 6,karakterisert vedat data fra minst én tilleggssensor (50) sendes med signaleringsmidlene samtidig som varsling av slitasje.

8. Anordning i henhold til et av de foregående kravene,karakterisert vedat signaleringsmidlene (40) i tillegg til å sende data om fukt også sender data om spenning generert av akkumulator samt en identifikasjon av anordningen (10).