DE102006004707A1

DE102006004707A1 - Vorrichtung zur Befestigung eines elektronischen Moduls in einem Kraftfahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102006004707A1
Application number: DE102006004707A
Authority: DE
Inventors: Andreas Heise; Stefan Kammann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2006-09-14

Abstract

Vorrichtung zur Befestigung eines elektronischen Moduls (5) in einem Kraftfahrzeugreifen (10), welche aus einem elastischen Material besteht und an einer Innenseite (13) eines Kraftfahrzeugreifens angebracht ist, wobei die Vorrichtung (1) einen im wesentlichen glocken- oder topfförmigen Aufbau aufweist, welcher im oberen, der Inneneseite (13) des Kraftfahrzeugreifens abgewandten Bereich mit einer oder mehreren Öffnung/en versehen ist, und wobei das elektronische Modul (5) kraftschlüssig, insbesondere klemmend, oder stoffschlüssig in der Vorrichtung (1) befestigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines elektronischen Moduls in einem Kraftfahrzeugreifen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Anwendung der Vorrichtung.
In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Reifenluftdruckerfassungsvorrichtungen verwendet, um Defekte oder Unfälle, welche auf einen zu niedrigen Reifenluftdruck zurückzuführen sind, zu vermeiden. Hierzu wird dem Fahrzeugführer der aktuell vorliegende Reifenluftdruck angezeigt, oder es wird eine Warnung (z. B. optische oder akustische Anzeige) an den Fahrer ausgegeben, wenn der vorgeschriebene Reifenluftdruck einen Grenzwert unterschreitet.

Aus der EP 0 816 136 B1 ist eine Befestigungsvorrichtung für ein Elektronikmodul bekannt, wobei mittels eines Federelements das zur Reifenluftdruckerfassung dienende Elektronikmodul an einem Reifenventil befestigt wird.

Darüberhinaus ist aus der EP 1 006 167 A2 eine Auflage zur Vorbereitung eines Luftreifens für die Befestigung einer elektronischen Vorrichtung bekannt. Diese Auflage (ein so genanntes „Patch") ermöglicht die Befestigung eines Elekt ronikbauteils an einer Innenseite eines Kraftfahrzeugreifens.

Ferner ist aus der DE 102 43 441 B4 eine Befestigungseinheit bekannt, welche einen Transponder zur Erfassung von Reifeneigenschaften mit einem Reifen verbindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Befestigung eines elektronischen Moduls in einem Kraftfahrzeugreifen bereitzustellen, welche das elektronische Modul gegenüber zu starken Stößen und Einflüssen durch Verbiegungen der Reifenlauffläche schützt bzw. diese dämpft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung geht dabei von der Idee aus, dass die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass ein elektronisches Modul so in ihr befestigt werden kann, dass sich zwischen dem Modul, den Seitenwänden und der Innenseite des Kraftfahrzeugreifens ein Gaspolster ausbildet, welches vornehmlich zur Dämpfung des Moduls gegen Stöße verwendet wird. Dazu wird das Modul kraftschlüssig oder stoffschlüssig, nach der Art eines Zwischendeckels, in der Vorrichtung befestigt.

Für das Gaspolster bzw. den Gaspuffer wird das ohnehin zum Füllen des Reifens vorgesehene Gas, insbesondere Luft, verwendet. Dazu muss die Vorrichtung mindestens eine Öffnung zum Druckausgleich mit dem Druck im Inneren des Kraftfahrzeugreifens besitzen, damit die Vorrichtung beim Befüllen des Reifens bzw. beim Druckablassen aus dem Reifen nicht in sich zusammengedrückt wird bzw. sich nicht aufbläst. Diese Öffnung/en ist im oberen, der Innenseite des Kraftfahrzeugreifens abgewandten Bereich angeordnet.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Vorrichtung außerdem in den Seitenwänden im Bereich zwischen dem Einbauort des elektronischen Moduls und der Innenseite des Kraftfahrzeugreifens mindestens eine Öffnung aufweist. Diese Öffnung ist besonders bevorzugt derart in Größe und Gestalt ausgebildet, dass zwischen dem Gaspolster und dem Reifeninnenraum ein statischer Druckausgleich möglich ist, wobei jedoch eine dynamische Stoßdämpfung des elektronischen Moduls möglich bleibt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass ein Schaltungsträger des elektronischen Moduls mindestens eine Öffnung aufweist. Diese Öffnung ist besonders bevorzugt derart in Größe und Gestalt ausgebildet, dass zwischen dem Gaspolster und dem Reifeninnenraum ein statischer Druckausgleich möglich ist, wobei jedoch eine dynamische Stoßdämpfung des elektronischen Moduls möglich bleibt. Dabei weist die Öffnung in dem Schaltungsträger in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform einen kleineren Querschnitt auf als die Öffnung/en im oberen, der Innenseite des Reifens abgewandten Bereich der Vorrichtung.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Vorrichtung trotz der extremen Stoßbelastungen leicht und filigran ausführen zu können, da ein wesentlicher Teil der Kräfte auf das Gaspolster wirkt. Außerdem ist die Vorrichtung einfach und kostengünstig am Reifen zu befestigen und eignet sich zur Nachrüstung sowie zum einfachen Austausch.

Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Reifendrucküberwachungssystem.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Verwendung ist das Reifendrucküberwachungssystem ein direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) auf Basis von Drucksensoren, insbesondere mit elektronischen Druckmessmodulen, die im Reifeninneren angeordnet sind.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Anbringung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Reifen, in welchem die Vorrichtung bei der Herstellung des Reifens durch eine Verklebung, eine Vulkanisierung, eine Verschweißung oder einen Klettverbinder am Reifen angebracht wird.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren beschrieben.

Hierbei zeigen:

1 erste Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

2 Ausführungsbeispiele der Vorrichtung mit einem elektronischen Modul,

3 eine Draufsicht auf elektronische Module,

4 eine Seitenansicht eines elektronischen Moduls,

5 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugreifens mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

6 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

1 zeigt erste Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist hier im Wesentlichen einen glocken- oder topfförmigen Aufbau auf. Die Vorrichtung 1 kann auf einfache Weise in einem Gieß- oder Spritzverfahren als Formteil hergestellt werden. Die Vorrichtung besteht aus einem elastischen Material (Gummi, Polymer, Silikon, etc.), welches mittels einer Gewebeeinlage verstärkt sein kann. Die Vorrichtung 1 kann einen nahezu runden oder einen eckigen Querschnitt aufweisen. Die Vorrichtung 1 weist im unteren Bereich eine Auflage 2 auf, welche zur Befestigung der Vorrichtung 1 an einem Kraftfahrzeugreifen dient. Die Auflage 2 bildet hierbei den Kontaktbereich der Vorrichtung 1 zum Innerliner 13. Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise einen Bereich auf, in dem ein elektronisches Modul durch Klemmen oder Zuschnappen etc. gehalten werden kann. Der obere Bereich der Vorrichtung 1 weist eine oder mehrere Öffnungen auf. An den Seitenwänden 3 der Vorrichtung 1 können sich Ausbuchtungen 4 zur Aufnahme eines elektronischen Moduls (siehe 3 und 4) befinden. Weiterhin kann sich in dem Bereich zwischen der Auflage 2 und dem Einbauort des elektronischen Moduls in der Seitenwand 3 mindestens eine Öffnung (hier nicht dargestellt) befindet, welche einen statischen Druckausgleich zwischen dem Druck im Bereich zwischen der Auflage 2 und dem Einbauort des elektronischen Moduls und dem Druck außerhalb der Vorrichtung 1 bewirkt. Anstatt der Öffnung oder Öffnungen in der Seitenwand 3 kann ein Druckausgleich auch durch eine Öffnung 8 in dem elektronischen Modul (siehe 3a) oder Undichtigkeit in der Vorrichtung realisiert werden.

In 2 ist ein elektronisches Modul 5 eingebaut in zwei beispielgemäßen Vorrichtungen 1 dargestellt. Das elektronische Modul 5 kann hierzu vom unteren Bereich der Vorrichtung 1 eingebracht werden. Der Durchmesser des elektronischen Moduls 5 ist hierbei größer als der Innendurchmesser der Vorrichtung, so dass das elektronische Modul 5 die Vorrichtung 1 elastisch aufweitet, wodurch das elektronische Modul 5 wenigstens teilweise klemmend in der Vorrichtung 1 gehalten wird. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung 1 noch ein weiteres Element zur Dämpfung des elektronischen Moduls 5 umfasst. In 2b ist beispielgemäß eine Vorrichtung 1 mit einem, insbesondere elastischen, inneren Vorrichtungsteil 3' dargestellt, auf welchem das elektronische Modul 5, insbesondere weiter durch eine elastische Anbindung 14 (z.B. in Form eines biegbaren Bügels) abgefedert, gelagert ist.

Eine Einbringung des elektronischen Moduls von Oben in die Vorrichtung ist, je nach Formgebung und Material der Vorrichtung, ebenfalls möglich (z.B. durch Aufweiten oder Aufklappen der Vorrichtung 1 wie in 2a dargestellt). Weist die Vorrichtung Ausbuchtungen 4 (wie in 1d oder 2b dargestellt) auf, so „rastet" das elektronische Modul 5 bei der Montage in diese Ausbuchtungen 4 ein.

Eine Draufsicht auf denkbare Varianten eines elektronischen Moduls 5 ist in 3 dargestellt. Beispielsgemäß handelt es sich um ein elektronisches Modul, welches in Reifendrucküberwachungssystemen, z.B. in einem direkten Reifen drucküberwachungssystem, Verwendung findet kann. Das elektronische Modul 5 weist einen Schaltungsträger 6, elektronische Bauteile 7 und eine Spannungsversorgung (hier nicht dargestellt) z.B. in Form einer Batterie, eines piezoelektrischen Elements oder einer Transponderspule auf. In dem Schaltungsträger 6 kann sich eine Öffnung 8 befinden, welche einen Druckausgleich zwischen dem Bereich ober- und unterhalb des elektronischen Moduls 5 im eingebauten Zustand ermöglicht. Die Fläche der Öffnung 8 kann hierbei kleiner als die Fläche der einen oder mehreren Öffnung/en im oberen Bereich der Vorrichtung 1 sein, damit sich bei einem Zusammendrücken des Luftpolsters unterhalb des elektronischen Moduls 5 kein Staudruck, welcher eine Reifenluftdruckmessung verfälschen könnte, zwischen dem Bereich oberhalb des elektronischen Moduls 5 und der/den Öffnung/en im oberen Bereich der Vorrichtung 1 ausbildet. Ein ähnliches Ergebnis kann z.B. auch dadurch erreicht werden, dass die Fläche der Öffnung 8 zwar groß gewählt wird, jedoch mit einer gasdurchlässigen Membran abgedeckt ist, so dass ein langsamerer Gasaustausch zwischen dem Bereich ober- und unterhalb des elektronischen Moduls 5 erzielt wird.

Das elektronische Modul 5 dient hierbei z.B. zur Erfassung des Reifenluftdrucks und/oder der Reifentemperatur und/oder der Raddreherkennung und/oder zur Erkennung des Ein- und Austritts des Moduls in den Latschbereich, wobei diese Daten an eine außerhalb des Reifens angeordnete Elektronik unmittelbar oder nach Verrechnung mit insbesondere Zeit- oder Umdrehungsdaten übertragen werden.

4 zeigt eine Seitenansicht des elektronischen Moduls 5. Auf dem Schaltungsträgers 6 sind elektronische Bauteile 7 und die Spannungsversorgung 9 des elektronischen Moduls 5 angeordnet. Die Spannungsversorgung 9 kann als Batterie oder als Mikrogenerator (Piezogenerator, etc.) ausgeführt sein.

Da das elektronische Modul 5 in der Vorrichtung 1 eingebettet ist, ist kein separates Gehäuse zwingend notwendig um das elektronische Modul 5 vor Umwelteinflüssen zu schützen. Es reicht daher das Aufbringen eines einfachen und günstigen Korrosionsschutzes (z. B. Lackierung) um das elektronische Modul 5 vor Feuchtigkeit zu schützen. Durch die Einbettung des elektronischen Moduls 5 in die Vorrichtung 1 ist ein Schutz gegen mechanische und elektrische („ESD-Schutz": Electro Static Discharge; elektrostatische Entladung) Störungen gewährleistet.

Die in einem Kraftfahrzeugreifen 10 montierte Vorrichtung 1 ist in 5 gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist hierbei im Innenraum 11 des Reifens an der Innenseite 13, dem so genannten Innerliner, des Reifens angeordnet. An der Außenseite des Reifens befindet sich die Lauffläche 12 des Reifens, welche in Kontakt mit der Fahrbahn steht.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Hierbei wird die Vorrichtung 1 in Form eines Faltenbalges hergestellt. 6a stellt die Vorrichtung 1 in „ausgefahrenem" Zustand dar, während 6b den „eingefahrenen" Zustand zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet, wenn die Vorrichtung 1 bereits im Herstellungsprozess des Reifens 10 eingebracht wird.

Die Vorrichtung 1 kann bereits während des Herstellungsprozesses des Reifens 10 in den Reifen eingebracht werden.

Eine Anbringung der Vorrichtung 1 an den Reifen 10 ist durch eine Verklebung, Vulkanisierung oder Verschweißung der Vorrichtung 1 mit dem Reifen 10 möglich. Hierbei wird die Auflage 2 der Vorrichtung 1 mit der Innenseite 13 (Innerliner) verbunden. Wird die Vorrichtung 1 schon während des Herstellungsprozesses des Reifens mit dem Reifen verbunden, so erfolgt die Montage des elektronischen Moduls 5 erst nach Beendigung des Herstellungsprozesses des Reifens. Bei einer nachträglichen Anbringung der Vorrichtung 1 an den Reifen 10 wird zuerst das elektronische Modul 5 in die Vorrichtung 1 eingesetzt und anschließend wird die Vorrichtung 1 mit dem Reifen 10 verbunden. Dadurch, dass die Auflage 2 der Vorrichtung 1 größer als der Durchmesser der restlichen Vorrichtung ist, ist die Zugänglichkeit zwischen der Vorrichtung 1 und dem Reifen 10 auch für eine automatisierte Montage der Vorrichtung 1 an den Reifen 10 geeignet.

Darüber hinaus dient die Vorrichtung 1 auch zur Stoßdämpfung des elektrischen Moduls, da durch das elastische Material der Vorrichtung 1 und/oder durch das Luftpolster zwischen dem elektronischen Modul und der Auflage 2 ein „Luftdämpfer" realisiert ist. Das Luftpolster wird bei Einwirkung einer äußeren Kraft auf den Reifen zusammengedrückt und kann nur langsam durch die Öffnung in der Seitenwand 3 oder durch die Öffnung 8 in dem Schaltungsträger 6 entweichen. Auch bei einem Aufpumpen des Reifens oder bei Ablassen des Reifendrucks ist hierdurch ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Reifeninneren und dem Druck zwischen dem elektronischen Modul 5 und der Auflage 2 gewährleistet. Wäre kein Druckausgleich vorhanden, so bestünde die Gefahr, dass die Vorrichtung 1 durch unterschiedliche Drücke außer halb und innerhalb (Luftpolster) der Vorrichtung 1 Schaden nehmen könnte.

Das Zusammendrücken des Luftpolsters kann auch zur Energieversorgung (z. B. durch einen Piezogenerator) oder als „Weckimpuls" des elektronischen Moduls 5 genutzt werden. Bei jeder Radumdrehung, wenn der Bereich des Reifens 10, an dem die Vorrichtung 1 angebracht ist, mit der Fahrbahn in Kontakt tritt (Latschdurchlauf), wird eine Kraft auf das Luftpolster ausgeübt. Diese Kraft verformt ein Piezoelement des Piezogenerators, wodurch eine Spannung erzeugt wird, welche direkt oder nach einer Zwischenspeicherung zur Energieversorgung oder als „Weckimpuls" des elektronischen Moduls 5 genutzt werden kann. Der „Weckimpuls" signalisiert dem elektronischen Modul 5, dass sich das Fahrzeug bewegt und das eine Erfassung des Reifenluftdrucks erforderlich ist. Durch diesen „Weckimpuls" kann die Batterielebensdauer des elektronischen Moduls 5 erhöht werden, da nur dann ein Reifenluftdrucksignal ausgesendet wird, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Aufgrund der Beschleunigungskräfte im Reifeninneren erfolgt eine Komprimierung des Gaspolsters im Moment des Latschein- und Latschaustritts. Diese Impulse können zur Erkennung des Latschdurchlaufs verwendet werden. Die Latschlänge (bzw. Latschzeit) kann dabei gemessen werden.

Die Vorrichtung 1 kann trotz der hohen Belastungen, welche auf den Reifen 10 einwirken, sehr leicht und filigran ausgeführt werden, da ein wesentlicher Teil der Kräfte durch das Luftpolster abgefangen wird. Das ist besonders wichtig, da durch jedes zusätzlich in den Reifen eingebrachte Gewicht (hier das Gewicht der Vorrichtung 1 mit dem elektronischen Modul 5) die ungefederte Masse erhöht wird und eine Unwucht an dem Punkt des Reifens, an dem sich das Gewicht befindet, entsteht. Dadurch, dass die Vorrichtung 1 einen wesentlichen Teil des Gehäuses für das elektronische Modul 5 bildet, kann das elektronische Modul 5 gegenüber bekannten Reifenmodulen mit Gehäusen wesentlich leichter und kleiner ausgeführt werden.

Claims

Vorrichtung zur Befestigung eines elektronischen Moduls (5) in einem Kraftfahrzeugreifen (10), welche aus elastischem Material besteht und an einer Innenseite (13) eines Kraftfahrzeugreifens angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen im wesentlichen glocken- oder topfförmigen Aufbau aufweist, welcher im oberen, der Innenseite (13) des Kraftfahrzeugreifens abgewandten Bereich mit einer oder mehreren Öffnung/en versehenen ist, wobei das elektronische Modul (5) kraftschlüssig, insbesondere klemmend, oder stoffschlüssig in der Vorrichtung (1) befestigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Modul (5) so in der Vorrichtung (1) befestigt wird, dass sich zwischen dem elektronischen Modul (5), den Seitenwänden (3) und der Innenseite (13) des Kraftfahrzeugreifens ein Gaspolster, insbesondere Luftpolster, ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine oder mehrere Ausbuchtungen (4) oder Aufnahmen an den Seitenwänden (3) zur Aufnahme des elektronischen Moduls (5) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) in den Seitenwänden (3) im Bereich zwischen dem Einbauort des elektronischen Moduls und der Innenseite (13) des Kraftfahrzeugreifens mindestens eine Öffnung aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltungsträger (6) des elektronischen Moduls (5) mindestens eine Öffnung (8) aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) das Gehäuse für das elektronische Modul (5) bildet, wodurch das elektronische Modul (5) vor mechanischen und elektronischen Umwelteinflüssen geschützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese in Form eines Faltenbalges (6) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mittels einer Verklebung, Vulkanisierung, Klettverbindung oder Verschweißung mit der Innenseite (13) des Kraftfahrzeugreifens verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material eine Einlage, insbesondere einer Gewebeeinlage, zur Verstärkung aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das in der Vorrichtung (1) untergebrachte elektronische Modul (5) von einer Spannungsversorgung (9) in Form einer Batterie und/oder eines piezoelektrischen Wandlers und/oder eines Transpon ders gespeist wird, welche/welcher als getrenntes Bauteil oder als Bestandteil des elektronischen Moduls (5) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Wandler, welcher in Kontakt zum Gaspolster angeordnet ist, eine Druckänderung des Gaspolsters zur Energieversorgung und/oder als Weckimpuls und/oder als Latschein- und/oder Latschaustrittsinformation des elektronischen Moduls verwendet.
Verwendung der Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Befestigung eines elektronischen Moduls eines Reifendrucküberwachungssystems in einem Kraftfahrzeugreifen.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifendrucküberwachungssystem ein direktes Reifendrucküberwachungssystem ist und dass in mindestens einem, insbesondere in jedem, Reifen ein elektronisches Modul, insbesondere ein Drucksensormodul, mittels der Vorrichtung befestigt ist.