DE102004045262A1

DE102004045262A1 - Fahrzeugreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder

Info

Publication number: DE102004045262A1
Application number: DE200410045262
Authority: DE
Inventors: Armin Gumpp; Gunter Schroeter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Ein Fahrzeugreifen (10) mit einer Karkasse (12) und einem integrierten Transponder (20), ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) als flächiges Element ausgestaltet und in einer Barriereschicht integriert ist, die sich im Wesentlichen über die gesamte Wandungsfläche der Karkasse (12) hinweg erstreckt. Ferner ist der Transponder (20) als flächiges Element ausgestaltet und weist eine elektronische Schaltung (22) auf, welche in Form einer flexiblen Folie gestaltet ist. Darüber hinaus ist der Transponder (20) erfindungsgemäß als flächiges Element ausgestaltet und weist einen Sensor (34) auf, dessen Messaufnehmer mit einer Piezoschicht gestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder, wie sie beispielsweise als mobile Datenträger in Fahrzeugluftreifen von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Durch das Anbringen eines solchen Transponders an einen Fahrzeugreifen ist es möglich eine Vielzahl von reifenbezogenen und betriebsbezogenen Daten zu erfassen, zu speichern und diese Daten gegebenenfalls wieder auszulesen.

Transponder dieser Art sind in flachknopfartiger Form und auch in Form von auf Trägerfolien aufgebrachten Chips mit durch leitender Verklebung angeschlossener Antenne in Leiterbahntechnik bekannt. Die Anordnung des Transponders im Reifen ist jedoch grundsätzlich problematisch, weil der Transponder durch die auftretenden Deformationen hohen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Diese können zur Beschädigung des Chips des Transponders und auch der Transponder-Antenne oder zum Bruch an Verbindungsstellen führen. Eine Reparatur oder ein Ersatz eines derart beschädigten Transponders ist nur mit hohem Aufwand möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder zum Einbau in einen Reifen bereitzustellen, der vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden kann und insbesondere eine möglichst hohe Dauerfestigkeit besitzt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Fahrzeugreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder gelöst, bei dem der Transponder als flächiges Element ausgestaltet und in einer Barriereschicht integriert ist, die sich im Wesentlichen über die gesamte Wandungsfläche der Karkasse hinweg erstreckt.

Die erfindungsgemäße Integration eines Transponders eines Fahrzeugsreifen in eine Barriereschicht, welche an dem Fahrzeugreifen sich über die Fläche der Karkasse hinweg erstreckt, führt zu einer besonders kostengünstig herzustellenden Kombination aus Barriereschicht und Transponder, welche darüber hinaus fertigungstechnisch und sicherheitstechnisch weitere Vorteile aufweist. So kann der erfindungsgemäße Transponder vergleichsweise großflächig gestaltet sein, ohne dass dadurch Nachteile bei der Herstellung und bei der Integration in den Fahrzeugreifen entstehen. Der Transponder kann ferner nahezu kostenneutral zusammen mit der Barriereschicht in den Fahrzeugreifen montiert werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich ferner der Vorteil, dass der in die Barriereschicht integrierte Transponder weniger der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt ist. Dieser Vorteil liegt insbesondere bei der Montage des erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens vor. Schließlich ergibt sich noch der Vorteil, dass der erfindungsgemäße Transponder ohne nennenswerten Konstruktionsaufwand ganz oder mit einzelnen Teilelementen an jede gewünschte Stelle eines Fahrzeugreifens plaziert werden kann. Dies ist möglich, indem der gesamte Transponder oder dessen Teilelemente innerhalb der Barriereschicht an die gewünschte Stelle gesetzt und dann innerhalb der Barriereschicht die Verbindungsleitungen zwischen sämtlichen Teilelementen des Transponders ausgebildet werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist ferner mit einem Fahrzeugreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder gelöst, bei dem der Transponder als flächiges Element ausgestaltet ist und eine elektronische Schaltung aufweist, welche in Form einer flexiblen Folie gestaltet ist.

Bei einem derart erfindungsgemäß gestalteten integrierten Transponder ist nahezu die gesamte Elektronik und insbesondere auch die Datenspeicherung und Sensorik innerhalb einer speziellen Folie als flächiges Bauelement dargestellt. Die Folie ist derart flexibel gestaltet, dass sie den Deformationen des zugehörigen Fahrzeugreifens folgen kann und daher die Gefahr einer Beschädigung von Bauelementen des integrierten Transponders erheblich verringert ist. Vorteilhafte Grundmaterialien für eine derartige flexible Folie sind Thermoplaste oder Elastomer, mit denen die elektronische Schaltung dann in Polymertechnology oder Nanotechnologie ausgeführt werden kann. Auf diese Weise wird eine elektronische Schaltung geschaffen, wie sie bisher nur in Halbleitertechnik mit Silizium als Grundmaterial ausgebildet werden konnte. Die flexible Folie kann leicht in eine Barriereschicht integriert werden, wie es oben erläutert worden ist und es können dann auch weitere Verbesserungen vorgesehen sein, wie sie nachfolgend noch aufgeführt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist schließlich auch mit einem Fahrzeugreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder gelöst, bei dem der Transponder als flächiges Element ausgestaltet ist und einen Sensor aufweist, dessen Messaufnehmer mit einer Piezoschicht gestaltet ist.

Bekannte integrierte Transponder von Fahrzeugreifen wurden bisher zur Ermittlung von Temperatur und Druck am Fahrzeugreifen verwendet. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Piezoschicht als Messaufnehmer kann darüber hinaus auch großflächig oder begrenzt auf einzelne Ausschnitte eines Fahrzeugreifens dessen Deformation erfasst werden. Die Piezoschicht kann aufgrund ihrer im Wesentlichen flächigen Gestalt ebenfalls sehr gut in eine Barriereschicht eines Fahrzeugreifens integriert werden, so dass sich wiederum die oben genannten Vorteile ergeben. Zugleich ergeben sich vorteilhafte Möglichkeiten von Weiterbildungen, wie sie nachfolgend noch näher beschrieben werden.

Ein erste derartige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösungen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder eine Antenne aufweist, welche in Form metallischer Bahnen gestaltet ist, die sich insbesondere in der Barriereschicht integriert im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Fahrzeugreifens hinweg erstrecken. Eine derartige Antenne kann sowohl im Seitenwandbereich als auch in der Reifenmitte eines Fahrzeugreifens untergebracht sein. Die Antennengeometrie und ihre Abmessungen lassen sich damit besonders gut entsprechend der verwendeten Frequenz und der sonstigen Gegebenheiten am zugehörigen Kraftfahrzeug anpassen. Bei Bedarf kann sich die Antenne über den gesamten Reifenumfang erstrecken.

Wie erwähnt, kann der erfindungsgemäße Transponder vergleichsweise kostengünstig hergestellt und in einen Fahrzeugreifen integriert werden. Der in die Barriereschicht integrierte Transponder kann zusammen mit dieser vorteilhaft auch nachträglich in einen Reifen an dessen Innenseele (Inliner) aufgeklebt oder aufvulkanisiert werden. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Transponder-Folie während des Reifenherstellungsprozesses in die Karkasse selbst eingebaut bzw. einvulkanisiert werden.

Die erfindungsgemäß zum Anordnen eines Transponders verwendete Barriereschicht dient zum Abdichten des zugehörigen Fahrzeugreifens gegenüber der Umgebung. Damit sie diese Dichtfunktion erfüllt und zugleich vorteilhaft als Trägerfolie für einen integrierten Transponder verwendet werden kann, sollte die Barriereschicht aus einem thermoplastischen Verbundmaterial hergestellt sein, welches insbesondere mit Nanopartikeln gestaltet ist.

Zusammenfassend ergeben sich mit der erfindungsgemäßen Lösung die folgenden Vorteile: Weil gemäß der Erfindung der Reifentransponder von einem dreidimensionalen Transpondersmodul auf zwei Dimensionen einer Folie reduziert ist, verringert sich die Gefahr einer Beschädigung einer Transpondereinheit insbesondere bei einer Montage des zugehörigen Reifens auf eine Felge. Ferner verringern sich aufgrund der erfindungsgemäß besonders geringen Masse des Transponders die Beschleunigungskräfte und die Aufschlagskräfte bei der Rotation des zugehörigen Reifens in der Reifenaufstandfläche. Die Lebensdauer der Elektronik des Transponders wird dadurch erhöht. Ferner wird die Unwuchtmasse im Reifen weiter reduziert. Bei der Transpondermontage können erheblich Kosten eingespart werden, da die Barrierefolie ohnehin zur Reifendruckerhaltung in den zugehörigen Fahrzeugreifen eingebracht wird. Bei der Gestaltung der Sende- und Empfangsantenne des erfindungsgemäßen Transponders besteht ein sehr großer Spielraum. Damit verbessern sich die Übertragungseigenschaften der Antenne insbesondere im Hochfrequenzbereich. Durch die gegebenenfalls über den gesamten Reifenumfang ausgedehnte Antennengeometrie kann in allen Radstellungen gesendet oder empfangen werden. Schließlich ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Transponder, dessen Messaufnehmer als Piezoschicht gestaltet ist, auch noch ein vergrößerter Funktionsumfang des in den Fahrzeugreifen integrierten Transponders.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Querschnitt eines Fahrzeugreifens mit einem Transponder gemäß dem Stand der Technik,
2 den Querschnitt gemäß 1 eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder und
3 eine Draufsicht auf einen integrierten Transponder gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2.
In 1 ist der Querschnitt eines Fahrzeugreifens 10 dargestellt, dessen Karkasse 12 mit zwei Wulstkernen 14 auf einer Felge 16 aufgezogen ist. Im Inneren der Karkasse 12 ist an dieser ein dreidimensionales Transpondermodul 18 aufgeklebt, welches zum Ermitteln und Speichern von Druck- und Temperaturwerten des Fahrzeugreifens 10 dient.
Aufgrund seiner Größe und seines Gewichts ist das Transpondermodul 18 bei der Montage der Karkasse 12 auf die Felge 16 grundsätzlich der Gefahr der mechanischen Beschädigung ausgesetzt und es führt während des Betriebs des Fahrzeugsreifens 10 zu einer Unwuchtmasse, welche entsprechend ausgeglichen werden muss.
Damit insbesondere derartige Probleme überwunden sind, ist bei dem Fahrzeugreifen 10 gemäß 2 ein in den Fahrzeugreifen 10 integrierter Transponder 20 nicht als dreidimensionales Modul, sondern als im Wesentlichen zweidimensionale Folie gestaltet, die darüber hinaus eine Barriereschicht zum Erhalt des Luftdrucks innerhalb des Fahrzeugreifens 10 bildet. Die Barriereschicht mit ihrem Transponder 20 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Innenfläche des Fahrzeugreifens 10 und ist dort auf der Innenseele der Karkasse 12 aufvulkanisiert.
In der flexiblen Folie des Transponders 20 ist dabei eine elektronische Schaltung 22 in Polymertechnologie ausgebildet, welche ein Hochfrequenz-Modul 24, einen Datenspeicher 26 und einen Energiespeicher 28 umfasst. Ferner ist in der flexiblen Folie des Transponders 20 eine Antenne 30 mit Hilfe von elektrischen Leiterbahnen ausgestaltet, welche durch eine Verbindungsleitung 32 mit der elektronischen Schaltung 22 betrieblich gekoppelt sind. Die Antenne 30 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Fahrzeugreifens 10 entlang der elektronischen Schaltung 22 und ferner entlang eines ebenfalls flächig gestalteten Sensors 34, der mit einer Piezoschicht versehen ist. Der Sensor 34 ist durch eine Verbindungsleitung 36 ebenfalls mit der elektronischen Schaltung 22 betrieblich gekoppelt und seine Piezoschicht ist dazu eingerichtet, dass die an ihr wirkenden mechanischen Verformungen in elektrische Signale umgewandelt werden. Daher ist es mit dem Sensor 34 möglich, dass die am Fahrzeugreifen 10 wirkende Walkarbeit während des Betriebs des zugehörigen Fahrzeugs ermittelt werden kann. Darüber hinaus ist der Transponder 20 zum Messen der Temperatur und des Drucks im Fahrzeugreifen 10 eingerichtet.

10: Fahrzeugreifen
12: Karkasse
14: Wulstkern
16: Felge
18: Transpondermodul
20: erfindungsgemäßer Transponder
22: elektronische Schaltung
24: Hochfrequenz-Modul
26: Datenspeicher
28: Energiespeicher
30: Antenne
32: Verbindungsleitung
34: Sensor
36: Verbindungsleitung

Claims

Fahrzeugreifen (10) mit einer Karkasse (12) und einem integrierten Transponder (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) als flächiges Element ausgestaltet und in einer Barriereschicht integriert ist, die sich im Wesentlichen über die gesamte Wandungsfläche der Karkasse (12) hinweg erstreckt.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) eine Antenne (30) aufweist, welche in Form metallischer Bahnen gestaltet ist, die sich in der Barriereschicht integriert im Wesentlichen über den gesamten Umfang des Fahrzeugreifens (10) hinweg erstrecken.
Fahrzeugreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) eine elektronische Schaltung (22) aufweist, welche in Form einer flexiblen Folie in der Barriereschicht integriert ist.
Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) einen Sensor (34) aufweist, der mit einer Piezoschicht gestaltet ist, welche in der Barriereschicht integriert ist.
Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht zusammen mit dem Transponder (20) bei der Reifenherstellung in das Material des Fahrzeugreifens (10) eingearbeitet, insbesondere einvulkanisiert ist.
Fahrzeugreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht als eine thermoplastische Verbundfolie, insbesondere mit Nanopartikeln gestaltet ist.
Fahrzeugreifen (10) mit einer Karkasse (12) und einem integrierten Transponder (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) als flächiges Element ausgestaltet ist und eine elektronische Schaltung (22) aufweist, welche in Form einer flexiblen Folie gestaltet ist.
Fahrzeugreifen (10) mit einer Karkasse (12) und einem integrierten Transponder (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (20) als flächiges Element ausgestaltet ist und einen Sensor (34) aufweist, dessen Messaufnehmer mit einer Piezoschicht gestaltet ist.