DE102007001279A1

DE102007001279A1 - Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul

Info

Publication number: DE102007001279A1
Application number: DE102007001279A
Authority: DE
Inventors: Guido Grande; Joachim Busche; Martin Dr. Kurz; Matthias Dr. Strzelczyk
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2007-01-08
Filing date: 2007-01-08
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2027-01-09
Also published as: DE102007001279B4

Abstract

Fahrzeugreifen (1) mit einem Laufstreifen, Seitenwänden (2) und einem auf der Reifeninnenseite (3) angeordneten Elektronikmodul (4), in welches elektronische Bauteile (5, 9, 10) eingebettet sind. Der Fahrzeugreifen (1) zeichnet sich dadurch aus, dass das Elektronikmodul (4) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Vergussmassen (7, 8) besteht, welche unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, wobei wenigstens eine Vergussmasse (7, 8) durch eine Klebeschicht (6) mit der Reifeninnenseite (3) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Elektronikmodule, welche mit Transponder und/oder Sensoren versehen sind, werden im Fahrzeugreifen für verschiedene Aufgaben genutzt. Hierzu zählt insbesondere eine Reifenidentifikation, mit der ein Automobilhersteller unter anderem schnell sowie automatisiert feststellen kann, aus welchem Reifenwerk ein bestimmter Reifen geliefert wurde und an welches Fahrzeug der Reifen montiert wurde. Andere Aufgaben können eine Luftdrucküberwachung, eine Temperaturmessung, eine Drehzahlerfassung oder die Messung von mechanischen Spannungszuständen im Reifen umfassen. Die üblicherweise verwendeten Transponder bestehen aus einem Elektronikbauteil bzw. Elektronik-Chip, in dem Sensorelemente angeordnet sein können sowie aus einer an dieses Elektronikbauteil angeschlossenen Antenne. Ein Beispiel für einen solchen Transponder offenbart die DE 102 43 441 B4 .
Die DE 195 22 269 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Ermitteln und Aufaddieren der Umdrehungen eines Reifens und einen mit der Vorrichtung ausgerüsteten Reifen, bei der die Vorrichtung aus einem Körper aus Kunststoff besteht, in welchen ein piezoelektrisches Element eingesetzt ist. Der Kunststoff-Körper wird an die Reifeninnenseite angeklebt.
Aus der DE 10 2005 023 597 A1 ist ein Fahrzeugreifen mit einem auf der Reifeninnenseite angeordneten Reifenmodul bekannt, welches mit einem Zweikomponentenverbindungsmittel mit der Reifeninnenseite verbunden ist. Das Zweikomponentenverbindungsmittel soll eine hohe Festigkeit gewährleisten und zugleich eine einfache Verbindungslösung darstellen.
Während die zuvor genannten Druckschriften Elektronikmodule beschreiben, bei welchen die elektronischen Bauteile in einen Körper eingebettet sind, welcher an den Fahrzeugluftreifen angeklebt wird, beschreibt die DE 103 25 423 A1 einen in ein Substrat eingebetteten Transponder, welcher an einen mit der Reifeninnenseite fest verbundener Materialstreifen eingeknöpft wird. Auf diese Weise entsteht eine lösbare Verbindung des Elektronikmoduls mit dem Fahrzeugluftreifen.
Auch wenn sich die oben beschriebenen technischen Lösungen in der Praxis weitgehend bewährt haben, besteht dennoch Bedarf nach Verbesserungen. Die relativ empfindlichen elektronischen Bauteile des Elektronikmoduls sind nämlich im Betrieb des Fahrzeugluftreifens extremen Bedingungen hinsichtlich Vibrationen, Fliehkräften, Stößen, Querbeschleunigungskräften, Verformungen des Reifens beim Ein- und Auslaufen in bzw. aus dem Latsch und weiteren mechanischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen können zu Beschädigungen und damit zum Ausfall der elektronischen Bauteile des Elektronikmoduls führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und einen Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass dessen Elektronikmodul die elektronischen Bauteile sicher gegen äußere Einflüsse schützt und dauerhaft mit dem Fahrzeugluftreifen verbunden ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Elektronikmodul aus wenigstens zwei unterschiedlichen Vergussmassen besteht, welche unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, wobei wenigstens eine Vergussmasse durch eine Klebeschicht mit der Reifeninnenseite verbunden ist.
Hierdurch lassen sich eine Reihe von überraschenden Effekten erzielen. Zudem lassen sich durch die unterschiedliche Auslegung von zwei unterschiedlichen Vergussmaterialien, in denen die elektronischen Bauteile eingebettet sind, eine Vielzahl von neuen gestalterischen Möglichkeiten schaffen. Bestehen die Vergussmassen beispielsweise aus Materialien unterschiedlicher Härte, so läßt sich eine dämpfende Wirkung des Elektronikmoduls auf die elektronischen Bauteile gezielt einstellen, während gleichzeitig die Klebeverbindung des Elektronikmoduls mit dem Fahrzeugluftreifen verbessert wird. Die Ausgestaltung des Elektronikmoduls mit zwei unterschiedlichen Vergussmassen bringt aber auch Vorteile in der Herstellung des Elektronikmoduls. So kann vorgesehen sein, dass eine Vergussmasse mit den elektronischen Bauteilen in die andere, vorgefertigte Vergussmasse in einem Fertigungsverfahren eingespritzt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit der Reifeninnenseite verbundene Vergussmasse aus einem weichen Material besteht, während die andere Vergussmasse aus einem harten Material besteht.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die harte Vergussmasse aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan (PU), einem Epoxyd oder aus einem Silikon besteht, und die weiche Vergussmasse aus einem Gummimaterial oder aus einem gelartigen Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan, Epoxyd oder aus einem Silikon mit dämpfenden Eigenschaften besteht.
In einer praktischen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektronischen Bauteile in beide Vergussmassen eingebettet sind. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die elektronischen Bauteile in eine Vergussmasse eingebettet sind.
In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vergussmasse, in welche die elektronischen Bauteile eingebettet sind, als Kapsel ausgebildet ist, welche von der anderen Vergussmasse wenigstens teilweise umschlossen ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass die Kapsel von der anderen Vergussmasse vollständig umschlossen ist.
Ebenso ist es von Vorteil vorzusehen, dass die Kapsel die Form eines rotationssymmetrischen Ellipsoids aufweist.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kapsel der Vergussmasse aus einem elastischem Harz, beispielsweise aus PU, Epoxyd oder aus einem Silikon mit dämpfenden Eigenschaften oder aus einem harten Harz, beispielsweise aus PU, Epoxyd oder einem Silikon besteht.
Eine andere, ebenfalls besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Elektronikmoduls in Schichtverguss hergestellt ist, wobei die elektronischen Bauteile jeweils in zwei Schichten unterschiedlicher Vergussmassen beispielsweise in PU, Epoxyd, Silikon oder einem Elastomer vergossen sind, wobei die Schichtgrenzen zwischen den Vergussmassen einen geraden, einen schrägen, einen konkaven, einen konvexen, einen wellenförmigen oder einen gezackten Verlauf aufweisen.
In einer weiteren praktischen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die äußere Vergussmasse eine harte, dielektrische Vergussmasse und die untere, zur Reifeninnenseite gerichtete Vergussmasse eine weiche gummielastische Vergussmasse ist, wobei die untere Vergussmasse eine konkave Oberseite aufweist, in welche eine konvexe Unterseite der oberen Vergussmasse eingefügt ist, wobei die elektronischen Bauteile vollständig in die äußere Vergussmasse eingebettet sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die untere Vergussmasse aus einem elastomeren Material besteht und als nach oben, unten oder zur Seite offener Container ausgebildet ist, in welchen die obere Vergussmasse mit den elektronischen Bauteilen eingesetzt ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass äußere Wände des Containers einen bogenförmigen, konkaven Verlauf aufweisen.
In einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Klebeschicht an einem äußeren Rand des nach unten offenen Containers angebracht ist und dass zwischen der Unterseite der oberen Vergussmasse und der Reifeninnenseite eine Folie aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) angeordnet ist.
In praktischen Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit der Vergussmasse vergossenen elektronischen Bauteile vollflächig auf einer Gummiplatte aufgeklebt sind, wobei die Gummiplatte nur in ihrem Randbereich mit der Reifeninnenseite verklebt ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die aus einem dielektrischen Material bestehende Vergussmasse mit Mikroballons aufgeschäumt ist, welche die zweite Vergussmasse bilden. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass die Mikroballons Gasblasen sind oder aus kompressiblen Medien oder Stoffen bestehen.
Ebenfalls beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit einem Elektronikmodul. Bei diesem ist vorgesehen, dass ein nach oben, unten oder zur Seite offener Container aus einer Vergussmasse gefertigt und hierdurch eine Gießform hergestellt wird, wobei anschließend die elektronischen Bauteile mit der anderen Vergussmasse in den Container mit einem Vakuum oder Vakuumdruckverfahren vergossen werden.
Bei einem dazu alternativen Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugluftreifens mit einem Elektronikmodul ist vorgesehen, dass die elektronischen Bauteile ohne Gehäuse direkt in die dielektrischen Vergussmasse im Vakuum oder Vakuumdruckverfahren in einer mehrfach verwendbaren Form vergossen werden, wobei anschließend der fertige Gießling aus der Form entnommen und auf die Reifeninnenseite geklebt wird.
Ebenso möglich ist es aber auch, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls eines Fahrzeugluftreifens so auszugestalten, dass die elektronischen Bauteile mit der Vergussmasse aus einem dielektrischen Material vergossen werden, wobei die Vergussmasse mit Mikroballons aufgeschäumt wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben.
Dabei zeigt
1 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
2 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
3 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
4 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
5 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
6 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
7 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
8 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines achten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul,
9 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul, und
10 schematisch eine Teilansicht in Radialschnitt eines zehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Reifenmodul.
In den 1 bis 10 ist jeweils schematisch ein in Teilansicht angedeuteter Fahrzeugluftreifen 1 mit einer Seitenwand 2 dargestellt. Der Fahrzeugluftreifen 1 weist in an sich bekannter Weise die üblichen weiteren Bauteile eines Fahrzeugluftreifens 1 insbesondere in radialer Bauweise auf, also einen die Seitenwände 2 verbindenden Laufstreifen mit darin eingebetteter Verstärkungslage aus Stahlcorden, sich an die Seitenwände nach radial innen anschließenden Reifenwülsten, eine Karkasse und so weiter. Der Fahrzeugluftreifen 1 kann beispielsweise ein für Personenkraftwagen geeigneter Fahrzeugluftreifen 1, aber auch einer solcher sein, wie er für mittlere oder schwere Lastkraftwagen verwendet wird. Entsprechend kann die Art des Karkassematerials, die Anzahl der Verstärkungslagen im Laufstreifen oder zusätzliche Bauteile, wie Bandagen, den jeweiligen Anforderungen eingebaut beziehungsweise gewählt werden.
Auf einer Reifeninnenseite 3 der Seitenwand 2 des Fahrzeugluftreifens 1 ist jeweils ein Elektronikmodul 4 angeordnet. Die Reifeninnenseite 3 des Fahrzeugluftreifens 1 begrenzt axial und nach radial außen den gasgefüllten Druckraum des Fahrzeugluftreifens 1. Um eine Luftdichtheit des Fahrzeugluftreifens 1 zu gewährleisten, besteht die auch als Innerliner bezeichnete Reifeninnenseite 3 des Fahrzeuglustreifens 1 beispielsweise aus Butylkautschuk oder aus einem anderen luftundurchlässigen Gummimaterial.
Das Elektronikmodul 4 ist ein separates Bauteil, welches nach Fertigstellung des Fahrzeugluftreifens 1 an die Reifeninnenseite 3 des Fahrzeugluftreifens 1 angebracht wird. Das Elektronikmodul 4 dient als Gehäuse für elektronische Bauteile 5, wie Antennen, Sensoren, Transponder und elektrische Akkumulatoren. Diese elektronischen Bauteile 5 dienen je nach Anwendungsfall der Erfassung des Luftdrucks im Reifen, der Reifenidentifikation, der Drehzahlerfassung, der Erfassung des Reifenschlupfs oder anderen Zwecken. Die in der Regel empfindlichen elektronischen Bauteile 5 sind im Betrieb des Fahrzeugluftreifens 1 extremen Bedingungen ausgesetzt, insbesondere hohen Fliehkräften, Vibrationen und Querkräften.
Um die elektronischen Bauteile 5 vor diesen die Lebensdauer negativ beeinflussenden Kräften zu schützen, ist das Elektronikmodul 4, welches als Gehäuse oder Container für die elektronischen Bauteile 5 dient, erfindungsgemäß in besonderer Weise ausgebildet. Das Elektronikmodul 4 selbst ist jeweils durch eine Klebeschicht 6 mit der Reifeninnenseite 3 verbunden.
Um die elektronischen Bauteile 5 optimal zu schützen, besteht das Elektronikmodul 4 jeweils aus zwei unterschiedlichen Vergussmassen 7 und 8, welche unterschiedliche, also voneinander abweichende physikalische Eigenschaften aufweisen.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Elektronikmoduls 4 dargestellt. Bei diesem Elektronikmodul ist das elektronische Bauteil 5, welches aus einer Platine 9 mit elektronischen Komponenten und aus einer elektrischen Batterie 10 besteht, sandwichartig in das Elektronikmodul 4 eingebettet, und zwar derart, dass in die zweite Vergussmasse 8 die Batterie 10 eingebettet ist, während die Platine 9 in die erste Vergussmasse 7 eingebettet ist.
Die axial in den Luftraum des Fahrzeugluftreifens 1 gerichtete erste bzw. innere Vergussmasse 7 ist eine vergleichsweise harte Vergussmasse, beispielsweise aus einem Kunststoff, während die zur Reifeninnenseite 3 gerichtete zweite Vergussmasse 8 eine vergleichsweise weiche Vergussmasse ist, welche aus einem Gummimaterial oder aus einem gelartigen Kunststoff besteht. Die weiche Vergussmasse 8 ist durch die Klebeschicht 6 mit der Reifeninnenseite 3 verbunden.
Die Ausgestaltung gemäß 1 weist den Vorteil auf, dass die weiche Vergussmasse 8, welche mit der Reifeninnenseite 3 verbunden ist, Verformungen der Reifeninnenseite 3 im Betrieb des Fahrzeugluftreifens ausgleichen kann, während die harte Vergussmasse 7 weitgehend unverformbar ist und daher die empfindlichen elektronischen Bauteile 5, 9, 10 optimal schützt. Da die Batterie 10, beispielsweise in Form einer Knopfzelle, relativ unempfindlich ist, kann diese in der weichen Vergussmasse 8 angeordnet sein.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 dargestellt. Bei diesem sind alle elektronischen Bauteile 5, 9, 10 in eine Vergussmasse 7 eingegossen, wobei diese Vergussmasse 7 eine innere Kapsel 11 bildet, welche die Form eines rotations-symmetrischen Ellipsoids aufweist. Die Kapsel 11 ist vollständig von der anderen Vergussmasse 8 umschlossen.
Je nach Einsatz kann die innere Kapsel 11 der inneren Vergussmasse 7 aus einem elastischem Harz, beispielsweise aus Polyurethan (PU), einem Epoxydmaterial oder aus einem Silikonmaterial mit dämpfenden Eigenschaften, oder aus einem harten beziehungsweise ausgehärteten Harz, beispielsweise aus Polyurethan, Epoxyd oder einem Silikon, der die elektronischen Bauteile 5, 9, 10 vor relativen Bewegungen schützt, bestehen.
Die Hülle der äußeren Vergussmasse 8 ist bevorzugt kreisförmig oder oval. Je nach Wahl der inneren Vergussmasse 7 wird die äußere Vergussmasse 8 angepasst. Bei einer harten inneren Kapsel 11 wird für die äußere Vergussmasse 8 ein weicheres Material und bei einer weichen inneren Kapsel 11 eine härtere äußere Vergussmasse 8 verwendet.
In den 3 bis 8 sind sechs weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 in jeweils einem Schichtverguss dargestellt, bei denen die elektronischen Bauteile 5 jeweils in zwei Schichten unterschiedlicher Vergussmassen 7 und 8, beispielsweise in Polyurethan, Epoxyd oder Silikon vergossen sind, wobei die äußere Vergussschicht 8 auch aus einem Elastomer, nämlich einer Gummischicht bestehen kann. Die Höhe der Grenzschicht der Vergussmassen 7, 8 kann unterhalb der Elektronik 5 hegen oder bis in den Bereich der Elektronik 5 hineinragen, und ihr Verlauf kann beispielsweise schräg, konkav, wellenförmig oder gezackt sein, variierend je nach den vorhandenen produktindividuellen Randbedingungen.
Die Verwendung von zwei Vergussmassen 7 und 8 beziehungsweise von zwei Schichten – bevorzugt aus Polyurethan, Epoxyd oder Silikon – oder von zwei Materialien – Gummilayer oder ähnliche Materialien – ermöglicht die bessere Abstimmung der beiden Vergussmassen 7, 8 bezüglich der Haltbarkeit der einzelnen Komponenten. Die Elektronik 5 wird bevorzugt mit einer härteren Vergussmasse 7 vergossen, damit Relativbewegungen der einzelnen elektronischen Komponenten 5, 9, 10 zueinander gering gehalten werden.
Die untere Verbindungsschicht zwischen der Reifeninnenseite 3 und der vergossenen Elektronik 5 weist eine Härte im Bereich von Shore A 80 +/– 20 auf und ist damit ein elastisches Bindeglied zwischen dem Fahrzeugluftreifen 1 und den elektronischen Bauteilen 5, welche beispielsweise durch einen Sensor gebildet sind.
Die äußere Vergussmasse 8 ist bevorzugt konkav ausgebildet, damit auftretende Biegungen des Fahrzeugluftreifens 1 beim Ein- oder Auslauf in beziehungsweise aus der Bodenaufstandsfläche zu möglichst geringe Spannungen in den einzelnen Bauteilen führen.
Bei dem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 sind die elektronischen Bauteile 5 vollständig in die innere Vergussmasse 7 eingegossen, welche eine harte, dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan ist. Die äußere, zur Reifeninnenseite 3 gerichtete Vergussmasse 8 ist eine weiche gummielastische Vergussmasse und besteht ebenfalls aus Polyurethan; sie ist gegenüber der inneren Vergussmasse 7 jedoch deutlich elastischer. Beide Vergussmassen 7 und 8 sind durch eine im Wesentlichen gerade verlaufende Schichtgrenze 12 voneinander getrennt. Dabei ist die äußere Vergussmasse 8 breiter als die innere Vergussmasse 7, um so eine möglichst große Auflage- und damit Klebefläche mit der Reifeninnenseite 3 zu ermöglichen.
Bei dem in 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 sind die elektronischen Bauteile 5, 9 vollständig und die Batterie 10 teilweise in die innere Vergussmasse 7 eingebettet. Die Batterie 10 der elektronischen Bauteile 5 ist zudem teilweise in die äußere Vergussmasse 8 eingebettet, wobei eine Schichtgrenze 13 zwischen der innere Vergussmasse 7 und äußere Vergussmasse 8 in einem Winkel > 0° zur Reifeninnenseite 3 verläuft. Die innere Vergussmasse 7 der 4 ist wie die innere Vergussmasse 7 der 3 eine harte, dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan, und die äußere, zur Reifeninnenseite 3 gerichtete Vergussmasse 8 ist eine weiche, gummielastische Vergussmasse, welche ebenfalls aus Polyurethan besteht, jedoch gegenüber der inneren Vergussmasse 7 jedoch deutlich elastischer ist.
Bei dem in 5 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 sind alle elektronischen Bauteile 5, 9, 10 vollständig in die inneren Vergussmasse 7 eingebettet. Die innere Vergussmasse 7 der 5 ist wie die innere Vergussmasse 7 der 3 eine harte, dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan, und die äußere, zur Reifeninnenseite 3 gerichtete Vergussmasse 8 ist eine weiche, gummielastische Vergussmasse und besteht ebenfalls aus Polyurethan, die jedoch gegenüber der inneren Vergussmasse 7 deutlich elastischer ist. Die äußere Vergussmasse 8 weist eine konkave Oberseite 14 auf, in welche eine konvexe Unterseite 15 der inneren Vergussmasse 7 eingefügt ist. Diese Ausgestaltung weist Vorteile insbesondere beim Herstellen des Elektronikmoduls 4 auf. Hierbei können in eine durch die konvexe Oberseite 15 der Vergussmasse 8 gebildete Kavität die elektronischen Bauteile 5, 9, 10 eingelegt und mit der inneren Vergussmasse 7 vergossen werden.
Eine ähnliche Ausgestaltung ist in 6 dargestellt, welche ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 zeigt. Auch bei dieser Ausführungsform sind alle elektronischen Bauteile 5, 9, 10 vollständig in die innere Vergussmasse 7 eingebettet. Die innere Vergussmasse 7 der 6 ist wie die innere Vergussmasse 7 der 5 eine harte, dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan. Die äußere Vergussmasse 8 besteht aus einem elastomeren Material, beispielsweise aus Gummi. Sie ist als napfartiger, nach oben offener Container 16 ausgebildet, in welchen die Vergussmasse 7 mit den elektronischen Bauteilen 5, 9, 10 eingesetzt bzw. eingegossen ist. Äußere Wände 17 des Containers 16 weisen einen bogenförmigen, konkaven Verlauf auf, durch welchen ein harmonischer Auslauf zum Fahrzeugluftreifen 1 ermöglicht ist.
In 7 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 dargestellt, welches dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt. Auch bei diesem ist die äußere Vergussmasse 8 als Container 18 ausgebildet, in welchen die innere Vergussmasse 7 mit den elektronischen Bauteilen 5, 9, 10 eingebettet bzw. eingegossen ist. Der Container 18 besteht ebenfalls aus einem elastomeren Material, während die innere Vergussmasse 7 eine dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan ist. Der Container 18 ist allerdings nicht nach oben sondern nach unten offen und deckt die innere Vergussmasse 7 daher zum Luftraum des Fahrzeugluftreifens 1 ab. Entsprechend nimmt eine Unterseite 19 der inneren Vergussmasse 7 an der Verklebung mit der Reifeninnenseite 3 teil, indem die Klebeschicht 6 auch an der Unterseite 19 der inneren Vergussmasse 7 haftet.
In 8 ist ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 dargestellt, welches dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt. Auch bei diesem ist die Vergussmasse 8 als Container 20 ausgebildet, in welchen die innere Vergussmasse 7 mit den elektronischen Bauteilen 5, 9, 10 eingebettet bzw. eingegossen ist. Der Container 20 besteht ebenfalls aus einem elastomeren Material, während die innere Vergussmasse 7 eine dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan ist. Der Container 20 ist allerdings nicht nach oben sondern zu einer Seite 21 offen, in welche die innere Vergussmasse 7 eingegossen und die elektronischen Bauteile 5, 9, 10 eingesteckt sind. Hierdurch ist die innere Vergussmasse 7 zur Reifeninnenseite 3 hin und mit ihrer größten Fläche zum Luftraum des Fahrzeugluftreifens 1 hin durch den Container 20 der äußeren Vergussmasse 8 abgedeckt. Die Verbindung mit der Reifeninnenseite 3 erfolgt durch die Klebeschicht 6 vollflächig an der Unterseite 22 des Containers 20.
In 9 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 dargestellt, welches dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt. Auch bei diesem ist die äußere Vergussmasse 8 als Container 18 ausgebildet, in welchen die innere Vergussmasse 7 mit den elektronischen Bauteilen 5, 9, 10 eingebettet bzw. eingegossen ist. Der Container 18 besteht ebenfalls aus einem elastomeren Material, während die innere Vergussmasse 7 eine dielektrische Vergussmasse aus Polyurethan ist. Der Container 18 ist ebenfalls nach unten bzw. zur Reifeninnenseite 3 offen und deckt die innere Vergussmasse 7 daher zum Luftraum des Fahrzeugluftreifens 1 ab. Allerdings nimmt die Unterseite 19 der inneren Vergussmasse 7 nicht an der Verklebung mit der Reifeninnenseite 3 teil, sondern nur ein Rand 23 des Containers 18, an dem die Klebeschicht 6 anhaftet. Zwischen der Unterseite 19 der inneren Vergussmasse 7 und der Reifeninnenseite 3 ist eine zusätzlich dämpfende Folie 24, beispielsweise aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) angeordnet.
In Abweichung zu dieser Anordnung ist es auch möglich, die mit der inneren Vergussmasse 7 vergossenen elektronischen Bauteile 5, 9, 10 vollflächig auf einer Gummiplatte aufzukleben. Diese nicht dargestellte Gummiplatte wird wiederum mit dem Reifen-Innerliner 3 verbunden, und zwar derart, dass die Gummiplatte nicht vollflächig sondern nur im Randbereich mit dem Reifen-Innerliner 3 verklebt ist. Ein Vorteil einer derartigen Konstruktion und der Ausführung nach 9 ist, dass laterale Kräfte und Verformungen, die vom Fahrzeugluftreifen 1 auf die Klebeverbindung 6 eingeleitet werden, in einer Zwischenlage bzw. in der PTFE-Folie 24 partiell ausgeglichen und/oder verteilt werden können.
Zur Herstellung des Elektronikmoduls 4 gemäß den 6 bis 9 werden die elektronischen Bauteile 5, 9, 10 in einem der nach oben, unten oder zur Seite offenen Container 16, 18, 20, welcher jeweils gleichzeitig die Gießform darstellt, mit einem Vakuum- oder Vakuumdruckverfahren vergossen. Durch die Gießmasse der inneren Vergussmasse 7 erhält die Elektronik eine stützende Matrix, welche die Haltbarkeit der elektronischen Bauteile 5, 9, 10 drastisch erhöht.
Alternativ ist es zur Herstellung zumindest der in der inneren Vergussmasse 7 eingebetteten elektronischen Bauteile 5, 9, 10 möglich, die elektronischen Bauteile 5, 9, 10 ohne Gehäuse direkt in die dielektrischen innere Vergussmasse 7 aus Polyurethan, Epoxyd oder Silikon, im Vakuum- oder Vakuumdruckverfahren in einer mehrfach verwendbaren Form zu vergießen. Anschließend wird der fertige Gießling aus der Form entnommen und dann direkt ohne Gehäuse auf die Reifeninnenseite 3 geklebt werden.
In 10 ist ein zehntes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 dargestellt, zu dessen Herstellung ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren angewandt wird. Die innere Vergussmasse 7 aus einem dielektrischen Material, beispielsweise aus Polyurethan, wird gezielt mit so genannten Mikroballons 25 aufgeschäumt, um das E-Modul und die Dichte des Materials der inneren Vergussmasse 7 bei gleich bleibender Festigkeit zu senken. Durch die Einbringung der als kompressible Gasblasen ausgebildeten Mikroballons 25 vermindert sich die Dichte der inneren Vergussmasse 7 und das E-Modul, welches wiederum Schrumpfspannungen im Elektronikmodul 4 senkt. Die Mikroballons 25, welche die zweite Vergussmasse 8 darstellt, sind entweder durch Gasblasen oder durch andere kompressible Medien oder Stoffe gebildet.

1: Fahrzeugluftreifen
2: Seitenwand
3: Reifeninnenseite
4: Elektronikmodul
5: Elektronisches Bauteil
6: Klebeschicht
7: Vergussmasse
8: Vergussmasse
9: Platine
10: Batterie
11: Kapsel
12: Schichtgrenze
13: Schichtgrenze
14: Konkave Oberseite
15: Konvexe Unterseite
16: Container
17: Wand
18: Container
19: Unterseite
20: Container
21: Seite
22: Unterseite
23: Rand
24: Folie
25: Mikroballons

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10243441 B4 [0002]
- DE 19522269 A1 [0003]
- DE 102005023597 A1 [0004]
- DE 10325423 A1 [0005]

Claims

Fahrzeugreifen (1) mit einem Laufstreifen, Seitenwänden (2) und einem auf der Reifeninnenseite (3) angeordneten Elektronikmodul (4), in welches elektronische Bauteile (5, 9, 10) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (4) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Vergussmassen (7, 8) besteht, welche unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, wobei wenigstens eine Vergussmasse (7, 8) durch eine Klebeschicht (6) mit der Reifeninnenseite (3) verbunden ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Reifeninnenseite (3) verbundene Vergussmasse (8) aus einem weichen Material besteht, während die andere Vergussmasse (7) aus einem harten Material besteht.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die harte Vergussmasse (7) aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan (PU), Epoxyd oder aus einem Silikon und die weiche Vergussmasse (8) aus einem Gummimaterial oder aus einem gelartigen Kunststoff, beispielsweise aus PU, Epoxyd oder aus einem Silikon mit dämpfenden Eigenschaften, besteht.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) in beide Vergussmassen (7, 8) eingebettet sind.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) in eine Vergussmasse (7; 8) eingebettet sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (7), in welche die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) eingebettet sind, als Kapsel (11) ausgebildet ist, welche von der anderen Vergussmasse (8) wenigstens teilweise umschlossen ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (11) von der anderen Vergussmasse (8) vollständig umschlossen ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (11) die Form eines rotations-symmetrischen Ellipsoids aufweist
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (11) der Vergussmasse (7) aus einem elastischem Harz, beispielsweise aus PU, Epoxyd oder aus einem Silikon mit dämpfenden Eigenschaften oder aus einem harten Harz, beispielsweise aus PU, Epoxyd oder einem Silikon besteht.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmoduls (4) in Schichtverguss hergestellt ist, wobei die elektronischen Bauteile (5) jeweils in zwei Schichten unterschiedlicher Vergussmassen (7, 8), beispielsweise in PU, Epoxyd, Silikon oder einem Elastomer vergossen sind, wobei die Schichtgrenzen (12; 13) zwischen den Vergussmassen (7, 8) einen geraden, einen schrägen, einen konkaven, einen konvexen, einen wellenförmigen oder einen gezackten Verlauf aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Vergussmasse (7) eine harte, dielektrische Vergussmasse und die untere, zur Reifeninnenseite (3) gerichtete Vergussmasse (8) eine weiche gummielastische Vergussmasse ist, wobei die untere Vergussmasse (8) eine konkave Oberseite (14) aufweist, in welche eine konvexe Unterseite (15) der oberen Vergussmasse (7) eingefügt ist, wobei die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) vollständig in die äußere Vergussmasse (7) eingebettet sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Vergussmasse (8) aus einem elastomeren Material besteht, und als nach oben, unten oder zur Seite offener Container (16; 18; 20) ausgebildet ist, in welchen die obere Vergussmasse (7) mit den elektronischen Bauteilen (5, 9, 10) eingesetzt ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Wände (17) des Containers (16) einen bogenförmigen, konkaven Verlauf aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebeschicht (6) an einem äußeren Rand (23) des nach unten offenen Container (18) angebracht ist, und dass zwischen der Unterseite (19) der oberen Vergussmasse (7) und der Reifeninnenseite (3) eine Folie (24) aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) angeordnet ist.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Vergussmasse (7) vergossenen elektronischen Bauteile (5, 9, 10) vollflächig auf einer Gummiplatte aufgeklebt sind, wobei die Gummiplatte nur in ihrem Randbereich mit der Reifeninnenseite (3) verklebt ist.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem dielektrischen Material bestehende Vergussmasse (7) mit Mikroballons (25) aufgeschäumt ist, welche die zweite Vergussmasse (8) bilden.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroballons (25) Gasblasen sind oder aus kompressiblen Medien oder Stoffen bestehen.
Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls (4) eines Fahrzeugluftreifens (1) zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach oben, unten oder zur Seite offenen Container (16, 18, 20) aus einer Vergussmasse (8) gefertigt und hierdurch eine Gießform hergestellt wird, wobei anschließend die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) mit der anderen Vergussmasse (7) in den Container (16; 18; 20) mit einem Vakuum- oder Vakuumdruckverfahren vergossen werden.
Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls (4) eines Fahrzeugluftreifens (1) zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) ohne Gehäuse direkt in die dielektrischen Vergussmasse (7) im Vakuum- oder Vakuumdruckverfahren in einer mehrfach verwendbaren Form vergossen werden, wobei anschließend der fertige Gießling aus der Form entnommen und auf die Reifeninnenseite (3) geklebt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls (4) eines Fahrzeugluftreifens (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (5, 9, 10) mit der Vergussmasse (7) aus einem dielektrischen Material vergossen werden, wobei die Vergussmasse (7) mit Mikroballons (25) aufgeschäumt wird.