DE102004045262A1

DE102004045262A1 - Motor vehicle pneumatic tire has a thin film transponder, integrated into a barrier layer, to cover the tire carcass wall and measure data relating to the tire conditions

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

The pneumatic vehicle tire (10) has a carcass (12) and an integrated transponder (20), in a flat structure integrated into a barrier layer over the whole carcass wall. The transponder has an electronic circuit as a thin film and a sensor with a piezo layer. The tire is held at the wheel rim (16) by beads (14).

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.The The invention relates to a vehicle tire with a carcass and a integrated transponder, as used for example as a mobile data carrier in pneumatic vehicle tires used by motor vehicles. By attaching a such transponder to a vehicle tire, it is possible a variety of tire-related and operational data save and read this data again if necessary.

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.transponder of this kind are in flat button-like shape and also in the form of on carrier films applied chips with connected by conductive bonding Antenna known in printed circuit technology. The arrangement of the transponder in the tire, however, is basically problematic because the transponder high due to the occurring deformations Exposed to stress. These can damage the Chips of the transponder and also the transponder antenna or to Break at joints lead. A repair or replacement of such a damaged transponder is only possible with great effort.

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.Of the Invention is based on the object, a transponder for installation to provide in a tire that produced comparatively inexpensive can be and in particular the highest possible fatigue strength has.

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.The Task is according to the invention with a vehicle tire solved with a carcass and an integrated transponder, at the transponder as flat Element configured and integrated in a barrier layer, which are essentially about the entire wall surface extends the carcass away.

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.The inventive integration a transponder of a vehicle tire into a barrier layer, which extends on the vehicle tire over the surface of the carcass, leads to a particularly cost-effective combination of barrier layer and transponder to be produced, which about it In addition, manufacturing technology and safety further advantages having. Thus, the transponder according to the invention can be designed comparatively large area be without thereby disadvantages in the production and in the Integration in the vehicle tires arise. The transponder can also almost cost-neutral together with the barrier layer in the vehicle tires to be assembled. The solution according to the invention also results in the Advantage that the integrated transponder in the barrier layer less exposed to the risk of damage is. This advantage is especially in the assembly of the vehicle tire according to the invention in front. After all There is still the advantage that the transponder according to the invention without significant design effort wholly or with individual Sub-elements to any desired Location of a vehicle tire can be placed. This is possible by the entire transponder or its subelements within the barrier layer to the desired Place set and then within the barrier layer the connection lines between all Subelements of the transponder are formed.

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.The The object underlying the invention is further with a vehicle tire solved with a carcass and an integrated transponder, in which the transponder as flat Element is designed and has an electronic circuit, which designed in the form of a flexible film.

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.at Such a design according to the invention integrated transponder is almost the entire electronics and in particular also the data storage and sensors within a special Foil as a flat Component shown. The film is designed so flexible, that they follow the deformations of the associated vehicle tire can and therefore the risk of damage to components of the integrated transponder is significantly reduced. advantageous Basic materials for such a flexible film are thermoplastics or elastomers, with which the electronic circuit then in polymer technology or nanotechnology can be. In this way, an electronic circuit is created, as previously only in semiconductor technology with silicon as base material could be trained. The flexible foil can easily fit in one Barrier layer can be integrated, as explained above is and then it can also be provided further improvements, as follows still listed become.

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.The The object underlying the invention is finally also with a vehicle tire with a carcass and an integrated Transponder solved, where the transponder as a flat Element is designed and has a sensor whose sensor designed with a piezoelectric layer.

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.Known integrated transponders of vehicle tires have hitherto been used to determine the temperature and pressure on the vehicle tire. With the inventively provided piezoelectric layer as a sensor can also be detected over a large area or limited to individual sections of a vehicle tire whose deformation. The piezoelectric layer can due to their in We substantial planar shape are also very well integrated into a barrier layer of a vehicle tire, so that in turn give the above advantages. At the same time there are advantageous possibilities of further developments, as will be described in more detail below.

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.One The first such development of the solutions according to the invention is characterized in that that the transponder has an antenna, which in the form of metallic Lanes is designed, especially in the barrier layer essentially integrates over extend the entire circumference of the vehicle tire. A Such antenna can both in the sidewall area and in the Tire center of a vehicle tire housed. The antenna geometry and their dimensions are thus very well suited the frequency used and the other conditions on the associated motor vehicle to adjust. If necessary, the antenna can extend over the entire circumference of the tire extend.

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.As mentioned, can the transponder of the invention comparatively inexpensive manufactured and integrated into a vehicle tire. The in The barrier layer integrated transponder can be used together with this advantageous also subsequently glued or vulcanised into a tire on its inner liner (inliner) become. The transponder film according to the invention can be particularly advantageous while the tire manufacturing process built into the carcass itself or vulcanized.

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.The According to the invention for arranging a transponder barrier layer is used for sealing of the associated Vehicle tire opposite the environment. So that it fulfills this sealing function and at the same time advantageous as a carrier film for an integrated Transponder can be used should the barrier layer off be made of a thermoplastic composite material, which is designed in particular with nanoparticles.

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.In summary arise with the solution according to the invention the following advantages: Because according to the invention the tire transponder of a three-dimensional transponder module reduces two dimensions of a slide, the reduced Risk of damage a transponder unit, in particular during assembly of the associated tire on a rim. Furthermore, due to the invention particularly low Mass of the transponder the acceleration forces and the impact forces the rotation of the associated Tire in the tire contact patch. The lifetime of the electronics of the transponder is thereby increased. Further The imbalance mass in the tire is further reduced. In transponder assembly can Significant cost savings, as the barrier film anyway for tire pressure maintenance in the associated vehicle tires introduced becomes. In the design of the transmitting and receiving antenna of the transponder according to the invention is a very big one Leeway. This improves the transmission properties of the antenna especially in the high frequency range. By the possibly over the Overall tire geometry can be extended in all Radstellungen be sent or received. Finally results with the transponder according to the invention, whose sensor is designed as a piezoelectric layer, even a increased functionality of the transponder integrated in the vehicle tire.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugreifens anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:following is an embodiment of a vehicle tire according to the invention with the attached Schematic drawings explained in more detail. It shows:

1 einen Querschnitt eines Fahrzeugreifens mit einem Transponder gemäß dem Stand der Technik, 1 a cross section of a vehicle tire with a transponder according to the prior art,

2 den Querschnitt gemäß 1 eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsreifen mit einer Karkasse und einem integrierten Transponder und 2 the cross-section according to 1 an embodiment of a vehicle tire according to the invention with a carcass and an integrated transponder and

3 eine Draufsicht auf einen integrierten Transponder gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2. 3 a plan view of an integrated transponder according to the embodiment of 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.In 1 is the cross section of a vehicle tire 10 represented, its carcass 12 with two bead cores 14 on a rim 16 is raised. Inside the carcass 12 is at this a three-dimensional transponder module 18 glued, which for determining and storing pressure and temperature values of the vehicle tire 10 serves.

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.Due to its size and weight, the transponder module is 18 during assembly of the carcass 12 on the rim 16 basically exposed to the risk of mechanical damage and it results during the operation of the vehicle tire 10 to an imbalance mass, which must be compensated accordingly.

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.So that in particular such problems are overcome, is in the vehicle tires 10 according to 2 in the vehicle tire 10 integrated transponder 20 not designed as a three-dimensional module, but as a substantially two-dimensional film, which also has a barrier layer for maintaining the air pressure within the Fahrzeu crackdown 10 forms. The barrier layer with its transponder 20 extends substantially over the entire inner surface of the vehicle tire 10 and is there on the inner core of the carcass 12 vulcanized.

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.In the flexible foil of the transponder 20 is an electronic circuit 22 formed in polymer technology, which is a high-frequency module 24 , a data store 26 and an energy store 28 includes. Further, in the flexible film of the transponder 20 an antenna 30 designed by means of electrical conductor tracks, which through a connecting line 32 with the electronic circuit 22 operationally coupled. The antenna 30 extends in the circumferential direction of the vehicle tire 10 along the electronic circuit 22 and further along a likewise flat design sensor 34 , which is provided with a piezoelectric layer. The sensor 34 is through a connection line 36 also with the electronic circuit 22 operatively coupled and its piezoelectric layer is adapted to the mechanical deformations acting on it are converted into electrical signals. That's why it's with the sensor 34 possible that on the vehicle tire 10 acting flexing work can be determined during operation of the associated vehicle. In addition, the transponder 20 for measuring the temperature and pressure in the vehicle tire 10 set up.

1010: Fahrzeugreifenvehicle tires
1212: Karkassecarcass
1414: Wulstkernbead
1616: Felgerim
1818: Transpondermodultransponder module
2020: erfindungsgemäßer Transponderinventive transponder
2222: elektronische Schaltungelectronic circuit
2424: Hochfrequenz-ModulHigh-frequency module
2626: Datenspeicherdata storage
2828: Energiespeicherenergy storage
3030: Antenneantenna
3232: Verbindungsleitungconnecting line
3434: Sensorsensor
3636: Verbindungsleitungconnecting line

Claims

Vehicle tires ( 10 ) with a carcass ( 12 ) and an integrated transponder ( 20 ), characterized in that the transponder ( 20 ) is designed as a planar element and is integrated in a barrier layer that extends substantially over the entire wall surface of the carcass (FIG. 12 ) extends.

Vehicle tire according to claim 1, characterized in that the transponder ( 20 ) an antenna ( 30 ), which is designed in the form of metallic webs, which is integrated in the barrier layer substantially over the entire circumference of the vehicle tire ( 10 ).

Vehicle tire according to claim 1 or 2, characterized in that the transponder ( 20 ) an electronic circuit ( 22 ), which is integrated in the form of a flexible film in the barrier layer.

Vehicle tire according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transponder ( 20 ) a sensor ( 34 ) formed with a piezoelectric layer integrated in the barrier layer.

Vehicle tire according to one of claims 1 to 4, characterized in that the barrier layer together with the transponder ( 20 ) in the production of tires in the material of the vehicle tire ( 10 ), in particular vulcanized.

Vehicle tire according to one of claims 1 to 5, characterized in that the barrier layer as a thermoplastic Composite film, in particular with nanoparticles is designed.

Vehicle tires ( 10 ) with a carcass ( 12 ) and an integrated transponder ( 20 ), characterized in that the transponder ( 20 ) is designed as a planar element and an electronic circuit ( 22 ), which is designed in the form of a flexible film.

Vehicle tires ( 10 ) with a carcass ( 12 ) and an integrated transponder ( 20 ), characterized in that the transponder ( 20 ) is designed as a planar element and a sensor ( 34 ), whose sensor is designed with a piezoelectric layer.