DE29918099U1

DE29918099U1 - Luftgefüllter Reifen mit Magneten

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Publication number: DE29918099U1
Application number: DE29918099U
Authority: DE
Original assignee: Baermann Max GmbH; Max Baermann GmbH
Current assignee: Baermann Max GmbH; Max Baermann GmbH
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2009-10-15

Description

Luftgefüllter Reifen mit Magneten

Die Erfindung betrifft einen Reifen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist wünschenswert, die Querschnittsform eines Fahrzeugreifens während der Fahrt zu beobachten, um insbesondere bei hoher Geschwindigkeit, d.h. hoher Raddrehzahl, eine Veränderung des Querschnitts, die beispielsweise durch eine gefährlichen Änderung des Reifendrucks verursacht sein kann, rechtzeitig erkennen zu können.

Aus einer Veröffentlichung von CONTINENTAL ist es bekannt, eine Mischung aus einem permanentmagnetischen Ferritpulver und Gummi auf die Reifenaußenseite aufzuvulkanisieren. Diese Mischung wird dann zu einer Vielzahl von Sektoren mit abwechselnder Polarität (...-N-S-N-S-N-S-...) magnetisiert. Die bei Bewegung des Reifens in geeignet angeordneten, beispielsweise an der Karosserie fixierten, Sensoren erzeugten Signale hängen u.a. vom Abstand zwischen Reifen und Sensor ab und können für die Erkennung der Querschnittsform des Reifens interpretiert werden.

Um ausreichende Signale zu erzeugen, muß die Mischung einen relativ hohen Anteil an magnetisierbarer! Pulver enthalten. Dadurch werden jedoch die mechanischen Eigenschaften der Mischung verändert und ihre Stabilität stark vermindert. Es ist zu befürchten, daß die Mischung aus Gummi und magnetischem Pulver durch die Walkarbeit in ihre Bestandteile zerlegt wird

und vom Reifen abfällt. Sie verliert dadurch ihre Funktion. Vermindert man den Anteil des magnetischen Pulvers so weit, daß dies nicht mehr auftreten kann, dann sind die Signale für eine sichere Auswertung zu schwach.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reifen anzugeben, von dem beim Betrieb hinreichend starke magnetische Signale abgenommen werden können und der im Betrieb über lange Zeit hinreichend stabil ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Reifen nach Anspruch 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Reifen besteht aus einer Matrix aus einem oder verschiedenen gummielastischen Materialien, welche mit üblichen Einbauten zur Verstärkung, beispielsweise Karkasse und Gürtel aus Kunstfaser- oder Stahlcord, versehen ist und in den Reifenflanken mindestens einen diskreten Magneten enthält. "Diskret" bedeutet hier, daß das Material des Magneten gegenüber der Matrix, die kein magnetisches Material enthält, räumlieh abgegrenzt ist. Im Unterschied dazu ist bei dem bekannten Reifen das magnetische Material als Pulver in einem größeren Raumbereich verteilt.

Mit den diskreten Magneten wird eine höhere Feldstärke und 5 folglich ein stärkeres Signal im Sensor erreicht als beim bekannten System. Gleichzeitig bleiben die mechanischen Eigenschaften und die Stabilität der Matrix unbeeinträchtigt.

Als diskrete Magnete werden bevorzugt solche verwendet, die ein permanentmagnetisches Pulver in einem Bindemittel enthalten. Das Bindemittel wird dabei vorteilhaft so ausgewählt, daß es mit dem gummielastischen Material der Matrix verträglich ist und an diesem haftet. Diese Haftung kann durch einen Vulkanisationsprozeß verstärkt werden.
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Das gummielastische Material der Matrix kann jedes Material sein, das zur Herstellung von luftgefüllten Fahrzeugreifen Verwendung findet, beispielsweise Naturkautschuk und Synthese-

kautschuke wie Homo- und Copolymere von Butadien, Chloropren, Isopren, Methylbutadien, Isobutylen. Bevorzugt wird es durch Vulkanisation vernetzt.

Weiter bevorzugt sind die Magnete flexibel, d.h. biegsam. Dadurch wird erreicht, daß sie den Bewegungen beim Walken der Reifenflanke nachgeben und die Kräfte gering sind, die auf eine Ablösung von der Matrix hinwirken.

Die Form der Magnete ist bevorzugt langgestreckt als Stab oder Strang mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt. In diesem Fall sind sie vorteilhaft so magnetisiert, daß die Magnetpole auf gegenüberliegenden Seiten einer die Längsachse enthaltenden Fläche liegen, d.h. daß die magnetischen Feldlinien die Magneten radial im wesentlichen senkrecht zur Längsachse durchsetzen. Die endgültige Magnetisierung kann sowohl vor dem Einbau in den Reifen als auch danach vorgenommen werden. Im ersten Fall ist das permanentmagnetische Pulver so auszuwählen, daß es bei der erhöhten Temperatur des Vulkanisationsprozesses nicht entmagnetisiert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden stabförmige Magnete so in die Reifenflanke eingebaut, daß sie in Bezug auf die Radnabe radial ausgerichtet sind. Sie können dann beispielsweise parallel zu den Cordfasern einer Radialkarkasse angeordnet und ggf. in Zwischenräumen oder radialen Vertiefungen der Karkasse liegen.

Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, die Magnete schräg in einer Richtung zwischen Radius und Tangente des Reifenumfangs auszurichten, beispielsweise bei schräger oder gekreuzter Anordnung der Karkassenfasern.

Ebenfalls bevorzugt sind die radial oder schräg eingebauten stabförmigen Magnete so magnetisiert, daß die Polarität benachbarter Magnete verschieden ist. Wenn beim Betrieb eines solchen Reifens die Reifenflanke an einem festen Sensor vorbeibewegt wird und beispielsweise ein Magnet mit dem Nordpol

zum Sensor zeigt, dann ist der folgende Magnet mit dem Südpol zum Sensor gekehrt usw. Dadurch erhält man ein stärkeres Signal als bei gleicher Polarität benachbarter Magnete.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der diskrete Magnet als Strang ausgebildet und innerhalb der Reifenflanke so angeordnet, daß er einen mit dem Reifen konzentrischen Kreis bildet. Es können auch mehrere Stränge auf konzentrischen Kreisen auf einer oder auf beiden Flanken des Reifens vorhanden sein.

Dabei ist es wiederum vorteilhaft, wenn bei der Bewegung der Reifenflanke an einem Sensor vorbei die Polarität der dem Sensor zugewandten Seite des Magneten sich ändert. Dies kann erreicht werden, indem bei der endgültigen Magnetisierung des strangförmigen, konzentrisch zum Reifen angeordneten Magneten aufeinanderfolgende Sektoren gebildet werden, die jeweils entgegengesetzt zueinander magnetisiert werden. Diese Magnetisierung kann sowohl vor als auch nach dem Einbau in den Reifen erfolgen.

In besonders einfacher Weise lassen sich solche Sektoren erzeugen, indem ein einheitlich senkrecht zu seiner Längsachse magnetisierter strangförmiger Magnet verdrillt wird, bevor er 5 zum konzentrischen Kreis geformt und eingebaut wird. Die Anzahl der dabei gebildeten Sektoren entspricht dem Doppelten der beim Verdrillen ausgeführten Umdrehungen.

Als permanentmagnetisches Pulver kann vorzugsweise ein Ferrit oder ein Seltenerdmaterial oder auch eine Mischung aus Materialien beider Typen vorhanden sein. Geeignete Materialien sind beispielsweise Strontiumferrit, Samarium-Kobalt- und Neodym-Eisen-Bor-Legierungen.

5 Als Bindemittel für das permanentmagnetische Pulver kommen bevorzugt Polyethylene sowie chlorierte und/oder chlorsulfonierte Polyethylene in Frage.

Zur Herstellung der Magnete können übliche Verfahren der Kunststofftechnik angewendet werden. Beispielsweise können die permanentmagnetischen Pulver in dem geschmolzenen Bindemittel dispergiert oder mit thermisch erweichtem Bindemittel verknetet werden. Die resultierenden Mischungen können dann durch Strangpressen (Extrudieren), Spritzgießen oder andere bekannte Formverfahren in die gewünschte Form gebracht werden. Die Magnete können auch aus geeigneten Halbzeugen, die das permanentmagnetische Pulver im Bindemittel enthalten, wie Platten oder Folien, ausgestanzt werden.

Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Magnete richten sich nach der Größe des Reifens, in den sie eingebaut werden sollen oder nach der Anzahl der gewünschten Signale bei einer vollen Umdrehung des Rades um 360 Grad. Eine geeignete Länge für die stabförmige Magnete liegt zwischen 10 und 60 % der Höhe der Reifenflanke. Der Querschnitt der stab- und strangförmigen Magnete ist bevorzugt kreisförmig mit einem Durchmesser von 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 5 mm. Möglich sind auch rechteckige 0 und quadratische Querschnitte, bevorzugt mit Seitenlängen zwischen 1 und 10 mm.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 einen Reifen mit stabförmigen Magneten in radialer Ausrichtung,

Fig. 2 einen Reifen mit einem Magnetstrang in Form eines konzentrischen Kreises,

Fig. 3 einen Reifen mit zwei in Form konzentrischer Kreise angeordneten Magnetsträngen,

Fig. 4 einen Reifen mit stabförmigen Magneten in Schrägausrichtung,

Fig. 5 den Querschnitt eines Reifens für ein Kraftfahrzeug

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mit eingebauten Magneten,

Fig. 6 die Polarisationsrichtung eines stabförmigen Magneten,

Fig. 7 ein Teil eines Reifens mit einem verdrillten Magnetstrang,

Fig. 8 einen Reifen mit einem konzentrischen Magnetstrang, der in Sektoren mit abwechselnder Polarisierung magnetisiert ist.

In den Fig. 1, 2, 3, 5, 7 und 8 ist die Ansicht der Reifenflanke gezeigt, die im Betrieb den magnetischen Sensoren zugewandt ist. Die Magneten sind unter der Oberfläche dieser Flanke eingebaut.

Fig. 1 zeigt einen Reifen 1 mit einer äußeren Lauffläche 2 und den auf der Felgenschulter aufliegenden Wülsten 3, von denen hier die vordere sichtbar ist. In der gummielastischen Matrix der Reifenflanke 4 sind stabförmige flexible Magnete 5 und 6 eingebaut, die wie in Fig. 6 zu sehen magnetisiert sind. Von den längs der gesamten Flanke vorhandenen Magneten sind hier zur Vereinfachung lediglich fünf gezeigt. Dabei weisen die Nordpole der Magneten 5 und die Südpole der Magneten 6 zum Sensor, d.h. zum Betrachter, und die Magnete sind abwechselnd angeordnet, sodaß immer ein Magnet 5 zwei Magneten 6 als Nachbarn hat und umgekehrt. Alle Magnete sind radial, d.h. in Richtung zur Radachse, ausgerichtet. Im Betrieb bei belastetem und rollendem Rad verformt sich die Reifenflanke. Aufgrund ihrer Flexibilität verformen sich die Magnete ebenfalls und behalten ihre Haftung zur Matrix.

In Fig. 2 ist ein Reifen 1 dargestellt, in den ein strangförmiger und zum Kreis geschlossener Magnet 7 unter der Oberfläche der Flanke 4 eingebaut ist. Der Magnet 7 ist konzentrisch mit der Wulst 3 und der Lauffläche 2, sodaß bei rotierendem Rad der vom äußeren Sensor erfaßte Bereich stets die gleiche Orientierung zu diesem hat, sodaß sich ein konstantes

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Signal ergibt.

Bei dem Reifen nach Fig. 3 sind zwei konzentrische strangförmige Magneten 8, 9 vorhanden. Hierdurch ergibt sich ein stärkeres Signal am Sensor. Man kann aber auch jedem Magneten 8, 9 einen Sensor zuordnen und erhält dann genauere Information über Änderungen des Querschnitts und Verformungen der Reifenflanke.

Der in Fig. 4 gezeigte Reifen 1 sind, ähnlich wie in Fig. 1, längs des gesamten Umfangs stabförmige Magnete 5, 6 vorhanden, von denen wiederum zur Vereinfachung fünf dargestellt sind. Die Magnete 5, 6 sind jedoch hier schräg ausgerichtet. Dadurch können beispielsweise Kreuzungen mit den Fasern einer Schrägkarkasse vermieden werden, die ggf. unerwünschte Verdickungen an der Außenfläche der Flanke hervorrufen würden.

Fig. 5 stellt einen Reifen ähnlich dem in Fig. 3, jedoch mit 3 strangförmigen konzentrischen Magneten 14 im Querschnitt dar. Man erkannt die gummielastische Matrix 13 der Reifenflanke 4, den Gürtel 11 und die Nutzschicht 12 der Lauffläche 2. Auch ist eine mögliche Anordnung von drei Sensoren 20 gezeigt, von denen je einer einem Magneten 14 gegenübersteht. Die Sensoren 20 sind an der Karosserie des Fahrzeugs fixiert. Verändert der Reifen seinen Querschnitt, z.B. durch Veränderung des Luftdrucks oder durch Fadenbrüche in der Karkasse, dann verändert sich auch der Abstand der Magneten zu den Sensoren 20 und die von diesen abgegebenen Signale. Aus diesen Änderungen kann auf Art und Ort des Fehlers geschlossen werden.

Ein erfindungsgemäßer stabförmiger Magnet 15 ist in Fig. 6 dargestellt. Man sieht, daß er quer zu seiner Längsachse 16 magnetisiert ist, wobei Nord- und Südpol auf gegenüberliegenden Seiten der die Längsachse 16 enthaltenden Fläche 17 liegen und die magnetischen Feldlinien 21 diese Fläche 17 durchdringen.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des Reifens von Fig. 2. Der strangförmige konzentrische Magnet 7 ist hier in Sektoren 18 eingeteilt, die jeweils mit abwechselnder Polarisierung magnetisiert sind.

In Fig. 8 ist dargestellt, daß eine solche abwechselnde Magnetisierung auch erhalten werden kann, wenn der strangförmige flexible Magnet 19, der zunächst mit einheitlicher Polarität magnetisiert wurde, vor dem Einbau verdrillt wird.

LlPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER

Patentanwälte European Patent Attorneys European Trademark Attorneys P.O.Box 30 0208, D-51412 Bergisch Cladbach Telefon +49(0)22 04.92 33-0 Telefax +49(0)22 04.6 26 06 S-P/pa 12. Oktober 1999

MAX BAERMANN GMBH 51429 Berqisch Gladbach

Luftgefüllter Reifen mit Magneten

Bezuqszeichenliste

1 Reifen

2 Lauffläche

3 Wulst

4 Reifenflanke

5, 6 stabförmige Magnete

7, 8, 9, strangförmige konzentrische Magnete

11 Gürtel

12 Nutzschicht der Lauffläche

13 Matrix der Reifenflanke

14 strangförmige konzentrische Magnete

15 stabförmiger Magnet

16 Längsachse

17 Längsschnittfläche

18 strangförmiger Magnet mit Sektoren

19 strangförmiger verdrillter Magnet

20 Sensoren

Claims

1. Luftgefüllter Reifen für ein Fahrzeug mit einer Matrix aus gummielastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß in der Matrix der Reifenflanke mindestens ein diskreter Magnet vorhanden ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Magnete ein permanentmagnetisches Pulver in einem Bindemittel aufweisen.

3. Reifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete flexibel sind.

4. Reifen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete stab- oder strangförmig sind.

5. Reifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete einen kreisförmigen Querschnitt haben.

6. Reifen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der Magnete auf gegenüberliegenden Seiten einer die Längsachse enthaltenden Fläche liegen.

7. Reifen nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Magnete in der Reifenflanke radial in Bezug auf die Radnabe ausgerichtet sind.

8. Reifen nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Magnete schräg in eine Richtung zwischen Radius und Tangente des Reifenumfangs ausgerichtet sind.

9. Reifen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Polarität zwischen benachbarten Magneten verschieden ist.

10. Reifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der strangförmige Magnet innerhalb der Reifenflanke einen mit dem Reifen konzentrischen Kreis bildet.

11. Reifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der strangförmige Magnet Sektoren mit wechselnder Polarität aufweist.

12. Reifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen polarisierten Sektoren durch Verdrillen des Strangs um seine Längsachse gebildet sind.

13. Reifen nach Anspruch 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das permanentmagnetische Pulver ein Ferrit, ein Seltenerdmaterial oder eine Mischung aus solchen Materialien ist.

14. Reifen nach Anspruch 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein ggf. chloriertes oder chlorsulfoniertes Polyethylen ist.