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WO2015019291A1 - Messelement zur anordnung in einer lauffläche eines reifens - Google Patents

Messelement zur anordnung in einer lauffläche eines reifens Download PDF

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Publication number
WO2015019291A1
WO2015019291A1 PCT/IB2014/063714 IB2014063714W WO2015019291A1 WO 2015019291 A1 WO2015019291 A1 WO 2015019291A1 IB 2014063714 W IB2014063714 W IB 2014063714W WO 2015019291 A1 WO2015019291 A1 WO 2015019291A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring element
measuring
tire
tread
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/IB2014/063714
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Achterholt
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.)
INTREAD GmbH
Original Assignee
INTREAD 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 INTREAD GmbH filed Critical INTREAD GmbH
Publication of WO2015019291A1 publication Critical patent/WO2015019291A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B60C11/00—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/24—Wear-indicating arrangements
    • B60C11/246—Tread wear monitoring systems

Definitions

  • Measuring element for arrangement in a tread of a tire
  • the invention relates to a measuring element for determining the tread depth or Laufzanabriebs a tire, wherein the measuring element is to be arranged in the tire and at least one sensor comprising a measuring electronics for transmitting the data determined by the sensor.
  • the land vehicles such. B. Passenger cars, trucks and also
  • the single wheel usually includes a rim and a mounted thereon, usually filled with compressed air tires.
  • the wheels are stimulated to turn and / or braked so that the vehicles on the wheels over a
  • the surface of the tire that rolls over the vehicle ground is called the tread.
  • the tires are formed on the tread with a specially designed profile. Permanent use causes wear. This means that the tread depth decreases continuously during driving. This decrease is permissible until a critical value is reached at which driving safety is significantly impaired.
  • the profile depth is mechanically measurable, but due to the dimensions of profile depths of only a few millimeters high accuracy and at
  • DE 197 45 734 B4 discloses an abrasion sensor for detecting the tread depth of a tire.
  • the tread of the tire becomes an abrasion-dependent electrical or electromagnetic measuring element
  • the measuring element consists of a plurality of electrically conductive loops, which are cut one after the other at different depths. Since the measuring element and sensor circuit are embedded in the tire, a simple replacement in case of malfunction is not possible. In addition, the tires must be specially trained and retrofitting is not possible.
  • the object of the invention is to provide a measuring element which allows a reliable detection of tire wear, in particular in the area of the tread at any time.
  • the basic idea of the invention is to use as the measuring element a dowel-like element in the tread of a tire, so that it extends radially in the mounted state. Due to the mechanical property that each defined point on the tread of a tire reaches a moment during its full (360 degrees) rotation, at which a maximum surface pressure arises at the defined point, the measuring element makes this finding its own.
  • This surface pressure is transmitted to a suitable material, for example a piezoelectric element in the formation of a deformation.
  • a piezoelectric element is a component which utilizes the piezoelectric effect in order to carry out a mechanical movement either by applying an electrical voltage (piezoactuator, uses the so-called inverse piezoelectric effect) or to generate an electrical voltage when a mechanical force is applied.
  • the measuring element is designed as a cylindrical body, such that it is designed to be elongated.
  • the dimensions are conceivable with those of a commercially available dowel for receiving screws in the size M6 to M 1 2.
  • a preferred embodiment has two areas, namely a first area, which comprises a measuring electronics and a transmitting unit for transmitting the data, and a second area, which serves as a measuring sensor and with which
  • Measuring electronics is coupled.
  • the first region is preferably arranged in a metal or plastic housing in order to protect the measuring electronics from mechanical influences.
  • the second region in which the measuring sensor is arranged is embedded in a rubber-like material that is at least almost the same Abrasive properties as the tread has. The intention of this technical training is that by the abrasion of the tread and the second area in at least similar, preferably wears in the same way.
  • the second region with the measuring sensors has a plurality of piezo elements connected in parallel. These piezoelectric elements are arranged in the longitudinal extension of the measuring element and preferably cast in a rubber material. The individual piezoelectric elements are arranged like a ladder, starting from an end face of the measuring element towards the first area, which comprises the measuring electronics.
  • the measuring element When installed, the measuring element extends radially from the
  • the mode of operation of the measuring element is now such that the respective outermost piezoelectric element is used to measure the tread depth of the tread.
  • the outermost (pointing to the running surface) piezo element thus has the
  • the depth of the tread profile can be determined.
  • the generated voltage pulse which occurs every full revolution of the wheel in which the measuring element is arranged, is used by the measuring electronics.
  • the measuring electronics are designed in such a way that they are next to the
  • a transmission module is arranged inside the tire such that it transmits data transmitted wirelessly by the measuring element to a data representation unit, for example a dashboard in the vehicle or a tablet PC, Mobile device transmitted. It is irrelevant whether the vehicle is longer or constantly driving.
  • the measuring electronics comprises an energy storage element, so that data are transmitted from the measuring element even in the standing process. If the vehicle is stationary for a while, then data is no longer transmitted for lack of energy. However, just a few revolutions (1 -3) are sufficient until sufficient energy is available for detection and transmission.
  • the meter electronics also have the ability to be designed so that further physical parameters can be measured on the tire. As physical parameters, the temperature at the bonding layer to the carcass, tread load or road conditions can be measured.
  • a conical hole shape in the tread or tread depth can be provided for mounting supportive, so that a fixation of the measuring element before the
  • Vulcanization process is possible.
  • On the circumference elastic ring elements are arranged, which increases the cross-section at least in places, so that a holding of the measuring element can be obtained in the provided bore.
  • An alternative training provides to introduce the measuring element later. This is done in such a way that a blind hole is prepared in the tread.
  • the measuring element is provided with a sheath and is introduced together with this sheath into the bore.
  • the introduction into the bore is carried out until the end face of the first area closes with the surface of the tread.
  • the shell is then removed and an adhesive liquid runs out, so that a captive connection between the measuring element and the bore is formed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement and the application of the measuring element
  • Fig. 2 is a perspective view of the inventive
  • FIG. 3 shows a section through a tread of a tire before the introduction of the inventive measuring element according to FIG. 2;
  • Fig. 4 is a section through the tread of a tire with a
  • FIG. 5 shows a section through the measuring element according to FIG. 2 along a
  • FIG. 6 [A-B] is a schematic representation of different
  • a measuring system MS is shown, which is the application of the
  • the measuring element 1 is arranged in a tire R in the tread L thereof.
  • the arrangement of the measuring element 1 is such that the measuring element 1 extends into the depth of the tread L.
  • the Alignment takes place radially and in such a way that the one end face of the measuring element 1 terminates with the surface 0 of the tread L.
  • the measuring element 1 has a transmitting unit which transmits the data recorded by the measuring element 1. This transmission unit transmits the data to a dashboard arranged in the vehicle K or to any other one
  • Representation unit such as a tablet PC or - as shown in Fig. 1 - a mobile unit M.
  • the data can also be transmitted via satellite SA to a remote personal computer PC, for example, for monitoring reasons (via the mobile unit). There can then in addition to the ongoing monitoring of the physical data of the tires of different
  • the measuring element 1 is shown in a perspective view. It consists essentially of two areas 2, 3.
  • the first area 2 comprises the sensors which are provided for determining the current tread depth of the tire.
  • the second area 3 comprises the measuring electronics, which are provided to convert the electrical signals provided by the sensors and to transmit them to a transmitting unit (SE, shown in FIG. 1).
  • SE transmitting unit
  • the first region 2 consists essentially of a rubber-like housing.
  • the free end 4 terminates in each case with the surface 0 of the tread L, so that this end face 4 always - regardless of the wear or abrasion of the surface 0 of the tread L - concludes with the surface 0.
  • the length 5 of the first region 2 is thus a measure of the tread depth of the tire R.
  • ring elements 8 are provided on the circumference 7 of the region 2 (FIG. 3). These ring elements 8 are elastic and in terms of their outer diameter greater than the diameter of a hole. By pressing the measuring element 1 into a bore 6 in the direction of the arrow 9 (FIG. 3), the ring elements 8 become
  • FIG. 5 shows a section through the measuring element 1 according to FIG. 2 along a line V-V.
  • a measuring electronics 1 0 is provided in the further area 3 .
  • This measuring electronics 1 0 serves to convert the values provided by the sensors and transmit them to a transmitting unit.
  • This measuring electronics 1 0 serves to convert the values provided by the sensors and transmit them to a transmitting unit.
  • Measuring electronics 1 0 preferably powered by a power source, consisting of
  • Piezo elements 1 1 consists. These piezo elements 11 are ladder-like in the first region, i. arranged one above the other and in parallel. In the present example, five piezo elements are arranged one above the other.
  • Piezoelement 1 1 emits the largest current pulse, so that the tread depth can be determined.
  • the first region 2 is advantageously cast in a rubber-like material.
  • the further area 3, in which the measuring electronics 1 0 is arranged, is housed in a housing 1 2.
  • the housing 1 2 consists of either metal or plastic.
  • the housing 1 2 advantageously has a cavity 1 3, in which the measuring electronics 1 0 is fixed. For a fixation within a bore and thus a positional arrangement is on the circumference of the Housing 1 2 arranged a thread 1 5, which cooperates with the rubber-like material of the tread in the mounted.
  • a temperature sensor 1 4 is arranged on the side of the measuring element 1 assigned to the further area. This is intended to reduce the temperature in particular
  • Transition region of the tread to the carcass so to measure permanently in the critical bonding layer. This can already be done before replacement due to high
  • the measuring element 1 can be arranged in different ways. Two embodiments are shown by way of example in FIGS. 6A and 6B.
  • the measuring element 1 is introduced into a bore in the tread L.
  • This hole can be conical or cylindrical
  • the measuring element 1 surrounds a sleeve 1 6, which is supported on the front side of the housing 1 2 of the further area 3. There is the possibility that the measuring element 1 can be introduced into the bore 6. After placement of the measuring element 1, the sleeve 1 6 is removed and either additional adhesive and filler is introduced, or it runs automatically liquid, which fixes the measuring element 1 captive in the bore 6.
  • FIG. 6 [B] An alternative introduction of the measuring element 1 is shown in FIG. 6 [B]. Before the vulcanization process, the measuring element 1 from the side of the measuring element 1
  • Binding layer B introduced into the bore 6 and preferably fixed in the same manner as already described with respect to Fig. 6 [A].
  • the measuring element 1 surrounds a sleeve 1 6, which is supported on the front side of the housing 1 2 of the further area 3.
  • the Measuring element 1 can be introduced into the bore 6.
  • the sleeve 1 6 is removed and either additional adhesive and filler is introduced, or it runs automatically liquid, which fixes the measuring element 1 captive in the bore 6.
  • the inventive measuring element 1 is very compact, so that it could be retrofitted with conventionally known means. It is introduced comparable to a dowel in the tread of a tire in order to measure there at least the current tread depth wirelessly. In addition, the measuring element comes without power source that designed as a sensor
  • Piezo elements are simultaneously power generators.
  • Measuring element for arrangement in a tread of a tire

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messelement zum Feststellen der Profiltiefe oder des Laufflächenabriebs eines Reifens, wobei das Messelement in dem Reifen anzuordnen ist und mindestens einen Sensor mit einer Messelektronik zum Senden der von dem Sensor ermittelten Daten umfasst. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass das Messelement (1) in zwei Bereiche aufgeteilt ist, wobei der erste Bereich Sensoren in der Ausbildung von Piezoelementen umfasst, die in einem gummiartigen Material eingebettet sind und die Piezoelemente gleichzeitig zur Messung der Profiltiefe und zur Bereitstellung einer Spannungsquelle für die Messelektronik vorgesehen sind.

Description

Messelement zur Anordnung in einer Lauffläche eines Reifens
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Messelement zum Feststellen der Profiltiefe oder des Laufflächenabriebs eines Reifens, wobei das Messelement in dem Reifen anzuordnen ist und mindestens einen Sensor mit einer Messelektronik zum Senden der von dem Sensor ermittelten Daten umfasst.
Stand der Technik
Zur Fortbewegung und zum Transport von Gütern und Personen gibt es
verschiedene Arten von Fahrzeugen: Wasserfahrzeuge, Landfahrzeuge,
Luftfahrzeuge, Raumfahrzeuge und Kombinationen untereinander. Insbesondere die Landfahrzeuge, wie z. B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und auch
Anhänger, ebenso die Fahrwerke von Luftfahrzeugen weisen Räder auf.
Das einzelne Rad umfasst in der Regel eine Felge und einen darauf angebrachten, meist mit Druckluft gefüllten Reifen. Die Räder werden zum Drehen angeregt und/oder gebremst, sodass die Fahrzeuge auf den Rädern über einen
entsprechenden Untergrund bzw. eine Fahrbahn rollen und/oder gebremst werden. Die Fläche des Reifens, die über den Fahrzeuguntergrund rollt, wird als Lauffläche bezeichnet. Die Reifen sind an der Lauffläche mit einem speziell ausgestalteten Profil ausgebildet. Durch dauerhafte Benutzung entsteht eine Abnutzung. Dies bedeutet, dass die Profiltiefe während des Fahrbetriebes kontinuierlich abnimmt. Diese Abnahme ist solange zulässig, bis ein kritischer Wert erreicht ist, bei dem die Fahrsicherheit erheblich beeinträchtigt ist.
Die Profiltiefe ist mechanisch messbar, was aber aufgrund der Abmessungen von Profiltiefen von nur wenigen Millimetern hohe Genauigkeit und bei
fortgeschrittener Abnutzung kurze Messintervalle erforderlich macht. Dies ist arbeits- bzw. personalintensiv. Ferner gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Profiltiefe automatisch zu erkennen, welche jedoch zusätzliche Sensoren und Einbauteile erforderlich machen.
So ist beispielsweise aus der DE 197 45 734 B4 ein Abriebsensor zur Erfassung der Profiltiefe eines Reifens bekannt. In die Lauffläche des Reifens wird ein vom Abrieb abhängiges elektrisches oder elektromagnetisches Messelement
eingegossen, das mit einer ebenfalls i den Reifen eingegossenen Sensorschaltung zusammenwirkt. Das Messelement besteht aus einer Vielzahl von elektrisch leitenden Schlaufen, die nacheinander bei unterschiedlicher Tiefe durchtrennt werden. Da Messelement und Sensorschaltung in den Reifen eingegossen sind, ist ein einfacher Austausch bei Fehlfunktionen nicht möglich. Zudem müssen die Reifen speziell ausgebildet werden und eine Nachrüstung ist nicht möglich.
Für den Betrieb solcher Sensoren, aber auch zur Datenübertragung wird eine im Reifen angeordnete Spannungsquelle benötigt. Dadurch ist das System mit dem Abriebsensor auch nur eine definierte Zeit anwendbar, nämlich solange die Spannungsquelle ausreichend Energie zur Verfügung stellt. Bei tiefen
Temperaturen oder hohen Geschwindigkeiten kann dies aber ein Problem darstellen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messelement bereitzustellen, welches eine zuverlässige Erkennung des Reifenverschleisses insbesondere im Bereich der Lauffläche jederzeit ermöglicht. Lösung der Aufgabe
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, als Messelement ein dübelartiges Element in die Lauffläche eines Reifens einzusetzen, derart dass dieses sich im montierten Zustand radial erstreckt. Aufgrund der mechanischen Eigenschaft, dass jeder definierte Punkt auf der Lauffläche eines Reifens während seiner vollen (360 Grad) Drehung einen Moment erreicht, an dem an dem definierten Punkt ein höchster Flächendruck entsteht, macht sich das Messelement diese Erkenntnis zu eigen. Dieser Flächendruck wird ein geeignetes Material, beispielsweise ein Piezo- Element in der Ausbildung einer Verformung übertragen. Ein Piezoelement ist ein Bauteil, das den Piezoeffekt ausnutzt, um entweder durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen (Piezoaktor, verwendet den sogenannten inversen Piezoeffekt), oder bei Einwirkung einer mechanischen Kraft eine elektrische Spannung zu erzeugen.
Das Messelement ist als zylinderförmiger Körper ausgebildet, derart, dass dieser lang gestreckt ausgebildet ist. Die Abmasse sind mit denen eines handelsüblichen Dübels für die Aufnahme von Schrauben in der Grösse M6 bis M 1 2 denkbar. Eine bevorzugte Ausführungsform weist zwei Bereiche auf, nämlich einen ersten Bereich, der eine Messelektronik und eine Sendeeinheit zur Übermittlung der Daten umfasst und einen zweiten Bereich, der als Messsensor dient und mit der
Messelektronik gekoppelt ist. Der erste Bereich ist vorzugsweise in einem Metalloder Kunststoffgehäuse angeordnet, um die Messelektronik vor mechanischen Einflüssen zu schützen. Der zweite Bereich, in dem der Messsensor angeordnet ist, ist in ein gummiartiges Material eingebettet, das zumindest nahezu die gleichen Abriebeigenschaften wie die Lauffläche hat. Die Intention dieser technischen Ausbildung liegt darin, dass durch den Abrieb der Lauffläche auch der zweite Bereich in zumindest ähnlicher, vorzugsweise in gleicher Weise abnutzt.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Messelements sieht vor, dass der zweite Bereich mit den Messsensoren mehrere parallel geschaltete Piezoelemente aufweist. Diese Piezoelemente sind in Längserstreckung des Messelements angeordnet und vorzugweise in ein Gummimaterial eingegossen. Die einzelnen Piezoelemente sind leiterartig angeordnet, beginnend von einer Stirnseite des Messelements hin zu dem ersten Bereich, der die Messelektronik umfasst.
Im eingebauten Zustand erstreckt sich das Messelement radial von der
Aussenfläche der Lauffläche hin zur Bindeschicht des Reifens, die dann zur Karkasse übergeht.
Die Funktionsweise des Messelements ist nun derart, dass das jeweils äusserste Piezoelement zur Messung der Profiltiefe der Lauffläche verwendet wird. Das äusserste (zur Laufoberfläche hinweisende) Piezoelement hat damit den
unmittelbaren Kontakt zur Oberfläche der Lauffläche und wird bei Kontakt mit der Ebene im Vergleich zu den tiefer liegenden Piezoelementen gestaucht, so dass dieses den grössten Spannungsimpuls (aufgrund der auf das Piezoelement wirkenden Kraft) abgibt. Dadurch kann die Tiefe des Profils der Lauffläche festgestellt werden.
Der erzeugte Spannungsimpuls, der bei jeder vollen Umdrehung des Rades entsteht, in dem das Messelement angeordnet ist, wird von der Messelektronik verwendet. Die Messelektronik ist derart ausgelegt, dass diese neben der
Auswertung der einzelnen Piezoelemente (zur Analyse der Profiltiefe) auch für den eigentlichen Betrieb aber auch zur Datenspeicherung und -Übertragung verwendet wird. Vorzugsweise ist innerhalb des Reifens ein Sendemodul angeordnet, dass diese von dem Messelement drahtlos übertragene Daten an eine Daten- Darstellungseinheit, beispielsweise ein Dashboard im Fahrzeug oder ein Tablet-PC, Mobilfunkgerät übermittelt. Dabei ist es unerheblich, ob das Fahrzeug nun länger steht oder ständig fährt. Die Messelektronik umfasst ein Energiespeicherelement, so dass auch im stehenden Vorgang Daten von dem Messelement übermittelt werden. Steht das Fahrzeug eine Weile, so werden keine Daten mehr mangels Energie übermittelt. Es genügen aber schon wenige Umdrehungen ( 1 -3), bis wieder ausreichend Energie zur Detektion und zum Senden vorhanden sind.
Die Messelektronik hat auch die Möglichkeit, derart ausgelegt zu werden, dass weitere physikalische Parameter an dem Reifen gemessen werden können. Als physikalische Parameter können Temperatur an der Bindeschicht zur Karkasse, Profilbelastung oder Fahrbahnzustände gemessen werden.
Für die Montage eines solchen Messelements kann zum einen das Einbringen vor der Vulkanisation mit der Reifenkarkasse vorgesehen sein. Damit kann zur Montage stützend eine konische Lochform in der Lauffläche bzw. Profiltiefe vorgesehen sein, so dass eine Fixierung des Messelements vor dem
Vulkanisationsprozess möglich ist. An dem Umfang sind elastische Ringelemente angeordnet, die den Querschnitt zumindest stellenweise vergrössert, so dass ein Halten des Messelements in der vorgesehenen Bohrung erwirkt werden kann.
Eine alternative Ausbildung sieht vor, das Messelement nachträglich einzubringen. Dies geschieht in der Weise, dass eine Sacklochbohrung in der Lauffläche vorbereitet wird. Das Messelement ist mit einer Hülle versehen und wird zusammen mit dieser Hülle in die Bohrung eingeführt. Die Einführung in die Bohrung wird soweit geführt bis die Stirnseite des ersten Bereichs mit der Oberfläche der Lauffläche abschliesst. In einem weiteren Schritt wird dann die Hülle entfernt und eine Klebeflüssigkeit läuft aus, so dass eine unverlierbare Verbindung zwischen dem Messelement und der Bohrung entsteht.
Grundsätzlich sind alle Montageverfahren geeignet, die das Einsetzen des
Messelements in die Lauffläche in radialer Richtung ermöglichen und das
Messelement fixieren. Weitere vorteilhafte Ausbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.
Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung sowie der Anwendung des Messelements;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf das erfindungsgemässe
Messelement;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Lauffläche eines Reifens vor der Einführung des erfindungsgemässen Messelements gemäss Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt durch die Lauffläche eines Reifens mit einem
eingesetzten Messelement;
Fig. 5 einen Schnitt durch das Messelement gemäss Fig. 2 entlang einer
Linie V-V;
Fig. 6 [A-B] eine schematische Darstellung von unterschiedlichen
Montagemöglichkeiten des Messelements gemäss Fig. 2.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist ein Messsystem MS dargestellt, das die Anwendung des
erfindungsgemässen Messelements 1 zeigt. Das Messelement 1 ist in einem Reifen R in dessen Lauffläche L angeordnet. Die Anordnung des Messelements 1 ist derart, dass das Messelement 1 sich in die Tiefe der Lauffläche L erstreckt. Die Ausrichtung erfolgt radial und derart, dass die eine Stirnseite des Messelements 1 mit der Oberfläche 0 der Lauffläche L abschliesst.
Das Messelement 1 verfügt über eine Sendeeinheit, die die von dem Messelement 1 aufgenommenen Daten überträgt. Diese Sendeeinheit übermittelt die Daten an ein im Fahrzeug K angeordnetes Dashboard oder an jede andere beliebige
Darstellungseinheit, wie ein Tablet-PC oder - wie in Fig. 1 dargestellt - eine mobile Einheit M. Die Daten können aber auch via Satellit SA an einen entfernt angeordneten Personalcomputer PC beispielsweise aus Überwachungsgründen (über die mobile Einheit) übermittelt werden. Dort kann dann neben der laufenden Überwachung der physikalischen Daten der Reifen von unterschiedlichen
Fahrzeugen auch Auswertungen dieser Daten vornehmen.
In Fig. 2 ist in perspektivischer Ansicht das Messelement 1 gezeigt. Es besteht im Wesentlichen aus zwei Bereichen 2, 3. Der erste Bereich 2 umfasst die Sensoren, die zur Feststellung der aktuellen Profiltiefe des Reifens vorgesehen sind. Der zweite Bereich 3 umfasst die Messelektronik, die dafür vorgesehen ist, die von den Sensoren bereitgestellten elektrischen Signale umzuwandeln und an eine Sendeeinheit (SE, in Fig. 1 dargestellt), zu übermitteln.
Der erste Bereich 2 besteht im Wesentlichen aus einem gummiartigen Gehäuse. Die freie Stirnseite 4 schliesst jeweils mit der Oberfläche 0 der Lauffläche L ab, so dass diese Stirnseite 4 immer - unabhängig von dem Verschleiss bzw. Abrieb der Oberfläche 0 der Lauffläche L - mit der Oberfläche 0 abschliesst. Dies bedeutet, dass sich auch die Länge 5 des ersten Bereichs 2 mit zunehmender Abnutzung der Oberfläche bzw. des Profils verringert. Die Länge 5 des ersten Bereichs 2 ist somit ein Mass für die Profiltiefe des Reifens R.
Damit die dübelartige Ausbildung des Messelements 1 innerhalb einer in der Lauffläche L vorgesehenen Bohrung 6 (Fig.4) platziert und dort gehalten werden kann, sind auf dem Umfang 7 des Bereichs 2 (Fig. 3) Ringelemente 8 vorgesehen. Diese Ringelemente 8 sind elastisch und hinsichtlich ihres Aussendurchmessers grösser als der Durchmesser eine Bohrung. Durch Eindrücken des Messelements 1 in eine Bohrung 6 in Pfeilrichtung 9 (Fig. 3) werden die Ringelemente 8
zusammengedrückt, so dass diese sich an die Innenwandung der Bohrung 6 anlegen. Durch zusätzliche Verklebungsmittel kann das ungewollte Herausfallen des Messelements 1 aus der Bohrung verhindert werden.
In Fig. 5 ist ein Schnitt durch das Messelement 1 gemäss Fig. 2 entlang einer Linie V-V dargestellt. In dem weiteren Bereich 3 ist eine Messelektronik 1 0 vorgesehen. Diese Messelektronik 1 0 dient dazu, die von den Sensoren bereitgestellten Werte umzuwandeln und an eine Sendeeinheit zu übermitteln. Dabei wird die
Messelektronik 1 0 vorzugsweise von einer Stromquelle gespeist, die aus
Piezoelementen 1 1 besteht. Diese Piezoelemente 1 1 sind in dem ersten Bereich leiterartig, d.h. übereinander und parallel geschaltet angeordnet. Im vorliegenden Beispiel sind fünf Piezoelemente übereinander angeordnet. Durch das
Zusammenstauchen der Lauffläche L des Reifens R und damit des Messelements 1 in Pfeilrichtung F wird das erste und damit das am nächsten der Oberfläche 0 zugeordnete Piezoelement 1 1 am stärksten gestaucht und gibt daher auch den grössten Stromimpuls ab. Dadurch kann festgestellt werden, welches
Piezoelement 1 1 den grössten Stromimpuls abgibt, so dass die Profiltiefe bestimmt werden kann.
Zudem werden bei jeder Umdrehung, bei der das Messelement 1 die grösste Kraft erfährt (Stirnseite 4 des Messelements 1 ausgerichtet zur Ebene) durch die Piezoelemente 1 1 Stromimpulse erzeugt, die über Speicherelemente als
Energieversorgung für die Messelektronik 1 0 bereitstehen.
Der erste Bereich 2 ist vorteilhafterweise in ein gummiartiges Material gegossen. Der weitere Bereich 3, in dem die Messelektronik 1 0 angeordnet ist, ist in einem Gehäuse 1 2 untergebracht. Das Gehäuse 1 2 besteht entweder aus Metall oder einem Kunststoff. Das Gehäuse 1 2 weist vorteilhafterweise einen Hohlraum 1 3 auf, in dem die Messelektronik 1 0 fixiert ist. Für eine Fixierung innerhalb einer Bohrung und damit einer lagegerechten Anordnung ist auf dem Umfang des Gehäuse 1 2 ein Gewinde 1 5 angeordnet, das mit dem gummiartigen Material der Lauffläche im montierten zusammenwirkt.
Zusätzlich ist bei einem besonderen Ausführungsbeispiel auf der dem weiteren Bereich zugeordneten Seite des Messelements 1 ein Temperatursensor 1 4 angeordnet. Dieser ist dafür vorgesehen, die Temperatur insbesondere im
Übergangsbereich der Lauffläche zur Karkasse, also in der kritischen Bindeschicht dauerhaft zu messen. Dadurch kann bereits vor Ablösung aufgrund hoher
Temperaturen eine entsprechende Warnmeldung an das Dashboard des Fahrzeugs erfolgen.
Das Messelement 1 kann auf unterschiedliche Weisen angeordnet werden. In den Fig. 6 [A] und 6 [B] sind beispielhaft zwei Ausführungen dargestellt.
In Fig. 6 [A] wird beispielsweise nachträglich (nach der Fertigung des Reifens, beispielsweise zur Nachrüstung) das Messelement 1 in eine Bohrung in der Lauffläche L eingebracht. Diese Bohrung kann konisch oder zylindrisch
ausgestaltet sein und erstreckt sich bis maximal zur Bindeschicht B, die zwischen der Lauffläche L (dem Profilträger) und der Karkasse Ka angeordnet ist. Für die Montage umgibt das Messelement 1 eine Hülse 1 6, die sich stirnseitig auf dem Gehäuse 1 2 des weiteren Bereichs 3 aufstützt. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass das Messelement 1 in die Bohrung 6 eingebracht werden kann. Nach Platzierung des Messelements 1 wird die Hülse 1 6 entfernt und entweder wird zusätzlich Klebe- und Füllstoff eingebracht, oder es läuft selbsttätig Flüssigkeit aus, die das Messelement 1 unverlierbar in der Bohrung 6 fixiert.
Eine alternative Einbringung des Messelements 1 ist in Fig. 6 [B] dargestellt. Vor dem Vulkanisierprozess wird das Messelement 1 von der Seite der
Bindungsschicht B in die Bohrung 6 eingebracht und vorzugsweise auf dieselbe Weise fixiert, wie bereits hinsichtlich der Fig. 6 [A] beschrieben. Für die Montage umgibt das Messelement 1 eine Hülse 1 6, die sich stirnseitig auf dem Gehäuse 1 2 des weiteren Bereichs 3 aufstützt. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass das Messelement 1 in die Bohrung 6 eingebracht werden kann. Nach Platzierung des Messelements 1 wird die Hülse 1 6 entfernt und entweder wird zusätzlich Klebe- und Füllstoff eingebracht, oder es läuft selbsttätig Flüssigkeit aus, die das Messelement 1 unverlierbar in der Bohrung 6 fixiert.
Das erfindungsgemässe Messelement 1 ist sehr kompakt aufgebaut, so dass es mit herkömmlich bekannten Mitteln nachgerüstet werden könnte. Es wird vergleichbar mit einem Dübel in die Lauffläche eines Reifens eingebracht, um dort zumindest die aktuelle Profiltiefe drahtlos messen zu können. Zudem kommt das Messelement ohne Stromquelle aus, dass die als Sensor ausgebildeten
Piezoelemente gleichzeitig Stromerzeuger sind.
B EZ U G S Z E I C H E N L I ST E
Messelement zur Anordnung in einer Lauffläche eines Reifens
1 Messelement
2 erster Bereich
3 zweiter Bereich
4 Stirnseite
5 Länge
6 Bohrung
7 Umfang
8 Ringelement
9 Pfeilrichtung
10 Messelektronik
11 Piezoelemente
12 Gehäuse
13 Hohlraum
14 Temperatursensor
15 Gewinde
16 Hülse
B Bindungsschicht
F Pfeilrichtung
H Hohlkammerraum
K Fahrzeug
Ka Karkasse
L Lauffläche
M Mobilfunkgerät
MS Messsystem
R Reifen
0 Oberfläche
PC Personalcomputer
SA Satellit

Claims

A N S P R Ü C H E
1 . Messelement zum Feststellen der Profiltiefe oder des Laufflächenabriebs eines Reifens, wobei das Messelement in dem Reifen anzuordnen ist und mindestens einen Sensor mit einer Messelektronik zum Senden der von dem Sensor ermittelten Daten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement in zwei Bereiche (2, 3) aufgeteilt ist, wobei der erste Bereich (2) Sensoren in der Ausbildung von Piezoelementen ( 1 1 ) umfasst, die in einem gummiartigen Material eingebettet sind und die Piezoelemente ( 1 1 ) gleichzeitig zur Messung der Profiltiefe eines Reifens (R) und zur Bereitstellung einer Spannungsquelle für die Messelektronik vorgesehen sind.
2. Messelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einzelne
Piezoelemente ( 1 1 ) parallel geschaltet sind und in Längserstreckung des Messelements ( 1 ) unter einander angeordnet sind.
3. Messelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Messelement ( 1 ) eine zylinderförmige Ausbildung aufweist.
4. Messelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der weitere Bereich (3) ein Gehäuse ( 1 2) aus Kunststoff oder Metall umfasst.
5. Messelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Messelement ( 1 ) in seinem ersten Bereich (2) auf seinem Umfang (7) im Abstand zueinander angeordnete Ringelemente (8) umfasst.
6. Messelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ( 1 )2 an seinem Umfang ein Gewinde ( 1 5) aufweist.
7. Messelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an einer Stirnseite des Messelements ( 1 ) ein Sensor zur Temperaturmessung vorgesehen ist.
8. Messelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Temperaturmessung im weiteren Bereich (3) des Messelements ( 1 ) angeordnet ist.
9. System zum Messen der Profiltiefe eine Reifens zumindest nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Messelement ( 1 ) übertragene Daten zumindest mittelbar drahtlos auf eine Darstellungseinheit, wie Tablet-PC oder Computer anzeigbar sind.
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