DE19745734B4

DE19745734B4 - Abriebsensor zur Erfassung der Profiltiefe eines Reifens von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19745734B4
Application number: DE19745734A
Authority: DE
Inventors: Günter Reichart; Horst Flechtner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: DE19745734A1

Abstract

Abriebsensor (5) zur Erfassung der Profiltiefe (6) eines Reifens von Kraftfahrzeugen, wobei in einem Profilstollen (4) eines Reifens ein vom Abrieb abhängiges elektrisches oder elektromagnetisches Messelement (5.3; 5.4) eingegossen ist, das mit einer in den Reifen ebenfalls eingegossenen Sensorschaltung (5.1) zusammenwirkt, deren Ausgangssignal zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeinheit (7) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, das das Messelement (5.3) aus einer Mehrzahl elektrisch leitender Schlaufen besteht, die nacheinander bei jeweils unterschiedlicher Abriebtiefe in Form öffnender Schalter durch den Fahrbetrieb durchgetrennt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abriebsensor zur Erfassung der Profiltiefe eines Reifens von Kraftfahrzeugen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 25 24 463 A1 ist eine Anzeige der Verkehrstüchtigkeit von Kraftfahrzeugen bekannt, bei der mittels eines im Reifen eingearbeiteten Leiters der maximal zulässige Abnutzungsgrad des Profils angezeigt wird. Wird der Leiter durchtrennt wird angezeigt, dass der maximal zulässige Abnutzungsgrad überschritten ist. Ein ähnliches System ist auch aus dem Japanischen Abstract 61150804 A bekannt.

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

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

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

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

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der Unteransprüche.

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

Vorzugsweise besteht das Messelement aus einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Schlaufen, die nacheinander bei jeweils unterschiedlicher Abriebtiefe in Form öffnender Schalter durch den Fahrbetrieb durchgetrennt werden.

Alternativ ist das Messelement ein im Profilstollen enthaltenes Material, dessen elektrische oder magnetische Eigenschaften (z.B. Größe des elektrischen Widerstands, Art des Dielektrikums, magnetische Dämpfung) sich mit der Abriebtiefe ändern.

Die Sensorschaltung weist vorzugsweise ein Senderelement auf, das das mittels des Messelements erhaltene elektrische Messsignal als Ausgangssignal drahtlos, beispielsweise zu elektronischen Steuergeräten von Fahrwerksregelsystemen, übermittelt. Vorrichtungen für drahtlose Signalübertragungen von Reifensignalen sind beispielsweise im Zusammenhang mit Reifendrucküberwachungssystemen als Transponder bekannt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
1 einen schematischen Reifenaufbau mit einem erfindungsgemäßen Abriebsensor,
2 ein im Profilstollen enthaltenes elektrisches Messelement in Form von elektrisch leitenden Schlaufen und
3 ein im Profilstollen enthaltenes Messelement als Material, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Abriebtiefe ändert.
In 1 ist ein vorzugsweise schlauchloser Reifenausschnitt dargestellt, der eine Karkasse 1 mit luftdichter Gummischicht, einen Gürtel 2 und eine Lauffläche 3 mit Profilstollen 4 aufweist. Zwischen der Karkasse 1 oder dem Gürtel 2 und der Lauffläche 3 ist ein Abriebsensor 5 eingegossen. Zum Aufbau des Abriebsensors 5 sind in 2 und 3 Ausführungsbeispiele dargestellt. Das Ausgangssignal des Abriebsensors 5 wird telemetrisch zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeeinheit 7, vorzugsweise einem elektronischen Steuergerät für Fahrdynamiksysteme, übermittelt. Die Auswerteeinheit 7 erhält über den Abriebsensor 5 somit die Information der Profiltiefe 6 der Lauffläche 3.
Das elektrische oder elektromagnetische Messelement (5.3, 5.4) wird vorzugsweise in einem Profilstollen 4 in der Mitte der Lauffläche 3 angeordnet, damit das Messergebnis unabhängig von einseitigem Abfahren und von der Laufrichtung ist.
In 2 besteht der Abriebsensor 5 aus einer Sensorschaltung 5.1, die mit einem im Profilstollen 4 eingegossenen elektrischen Messelement 5.3 zusammenwirkt, und aus einer Sendeeinheit 5.2, die zur telemetrischen Übermittlung des Ausgangssignals der Sensorschaltung 5.1 an die Auswerteeinheit 7 zuständig ist.
Das im Profilstollen 4 eingegossene elektrische Messelement 5.3 besteht aus einer Mehrzahl, hier aus drei, elektrisch leitenden Schlaufen (z. B. Kupferdrähte) die unterschiedlich tief im Profilstollen 4 eingebracht sind. In Abhängigkeit von der Abriebtiefe werden von außen nach innen nacheinander die Schlaufen des Msselements 5.3 in Form sich öffnender Schalter durch die Fahrbahnoberfläche während des Fahrbetriebs durchgetrennt. Die Sensorschaltung 5.1 erkennt in Abhängigkeit vom Zustand der elektrisch leitenden Schlaufen (durchgetrennt oder nicht durchgetrennt) einen geöffneten oder geschlossenen Schalter entsprechend der momentanen Abriebtiefe bzw. Profiltiefe 6. Mittels dieser Schaltersignale erzeugt die Sensorschaltung 5.1 ein Ausgangssignal, das der Profiltiefe 6 entspricht.
In 3 besteht das elektrische Messelement 5.4 aus einem Material, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Abriebtiefe ändert. Hierzu kann das Material des Profilstollens 4 bzw. der Lauffläche 3 selbst verwendet werden, da dieses Material elektrisch leitfähig ist. Der Abrieb wirkt sich wie ein Abtrennen eines parallelgeschalteten Widerstands (vgl. gestrichelte Linien) aus, so dass mit zunehmender Abriebtiefe bzw. abnehmender Profiltiefe 6 eine Erhöhung des elektrischen Widerstandswertes in der Sensorschaltung 5.1 erfasst wird. Der von der Sensorschaltung 5.1 gemessene Widerstandswert ist ein Maß für die Profiltiefe 6. Anstelle eines Materials, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Abriebtiefe ändert, können auch Widerstandswendelelemente in Form parallel geschalteter Widerstände verwendet werden, was jedoch einen erhöhten Aufwand bezüglich des elektrischen Meßelements erfordert.
Durch den Abrieb des elektrischen Messelements 5.4 in 3 ändert sich auch das Dielektrikum, was beispielsweise bei einer kapazitiven Messung als Alternative ausgenutzt werden kann. Problematisch bei der Widerstandsmessung oder bei einer kapazitiven Messung ist jedoch der Fall, dass die Profilstollen mit Wasser, z. B. auch Salzwasser, benetzt sein können. Durch diesen Fall verfälschte Messergebnisse werden vorzugsweise durch eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrbahnnässe ausgeblendet.
In einer Weiterbildung des Messelements 5.4 können der Gummimischung des Reifenmaterials im Profilstollen 4 ferromagnetische Eisenteilchen beigesetzt werden. In diesem Fall weist vorzugsweise die Sensorschaltung 5.1 eine Spule auf, die ein Wechselfeld ausstrahlt. Das Wechselfeld wird durch die Mange der Eisenteilchen, die wiederum von der Abriebtiefe abhängt, beeinflusst (magnetische Dämpfung) und von der Sensorschaltung 5.1 entsprechend ausgewertet.
Die Integration des Abriebsensors 5 in die oberste Gummischicht des Reifens (Lauffläche 3) vermeidet eine Durchführung von Kabeln durch den Gürtel 2 oder durch die Karkasse 1. Die telemetrische Übertragung vermeidet ein aufwendiges Kabelwerk zur Übertragung vom rotierenden Rad auf die Karosserie des Fahrzeuges.
Am Abriebsensor 5 kann beispielsweise ein Mikrochip angebracht sein, der noch weitere Informationen über den Reifen enthält und an die Auswerteeinheit 7 übermittelt. Derartige Informationen sind beispielsweise der Reifentyp, die Breite des Reifens, die ursprüngliche Profiltiefe und das Herstellungsdatum für die Ermittlung des Alters.
Vorzugsweise erfolgt die Abtastung des Messsignals nur dann, wenn sich das Messelement nicht im Latsch befindet, wodurch eine Vielzahl von Störeffekten vermieden wird.
Durch die mittels des Abriebsensors zur Verfügung stehenden Informationen über den Reifen ermöglichen insbesondere eine sehr genaue Reibwertermittlung.

Claims

Abriebsensor (5) zur Erfassung der Profiltiefe (6) eines Reifens von Kraftfahrzeugen, wobei in einem Profilstollen (4) eines Reifens ein vom Abrieb abhängiges elektrisches oder elektromagnetisches Messelement (5.3; 5.4) eingegossen ist, das mit einer in den Reifen ebenfalls eingegossenen Sensorschaltung (5.1) zusammenwirkt, deren Ausgangssignal zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeinheit (7) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, das das Messelement (5.3) aus einer Mehrzahl elektrisch leitender Schlaufen besteht, die nacheinander bei jeweils unterschiedlicher Abriebtiefe in Form öffnender Schalter durch den Fahrbetrieb durchgetrennt werden.
Abriebsensor (5) zur Erfassung der Profiltiefe (6) eines Reifens von Kraftfahrzeugen, wobei in einem Profilstollen (4) eines Reifens ein vom Abrieb abhängiges elektrisches oder elektromagnetisches Messelement (5.3; 5.4) eingegossen ist, das mit einer in den Reifen ebenfalls eingegossenen Sensorschaltung (5.1) zusammenwirkt, deren Ausgangssignal zu einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Auswerteeinheit (7) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, das das Messelement (5.4) ein im Profilstollen enthaltenes Material ist, dessen elektrische oder magnetische Eigenschaften sich mit der Abriebtiefe ändern.