DE102007030238A1

DE102007030238A1 - Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul

Info

Publication number: DE102007030238A1
Application number: DE102007030238A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Kurz; Joachim Busche; Guido Grande; Matthias Dr. Strzelczyk
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-30
Also published as: DE102007030238B4

Abstract

Fahrzeugluftreifen (1) mit einem Laufstreifen (2), Seitenwänden und einem auf der Reifeninnenseite (3) angeordneten Elektronikmodul (4), bestehend aus einem Container (6), in welchem elektronische Bauteile (5) eingebettet sind, und aus einem mit dem Container (6) verbundenen Fuß (7), dessen Durchmesser (dmax) größer als der Durchmesser (d) des Containers (6) ist und dessen Unterseite (8) wenigstens teilflächig mit einem Klebemittel (9) zur unlösbaren Verbindung mit der Reifeninnenseite (3) versehen ist. Der Fahrzeugluftreifen zeichnet sich dadurch aus, dass das Elektronikmodul (4) mit wenigstens einem Positionierelement (10) zur Winkelbestimmung des Elektronikmoduls (4) versehen ist, wobei das Positionierelement (10) jeweils eine von der äußeren Form des Elektronikmoduls (4) unterscheidbare dreidimensional ausgebildete erhabene oder in das Elektronikmodul (4) vertiefend eingeformte oder eingebrachte geometrische oder topographische Struktur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Elektronikmodule, die mit Transponder oder Sensoren versehen sind, werden im Fahrzeugluftreifen für verschiedene Aufgaben eingesetzt. Hierzu zählt insbesondere eine Reifenidentifikation, mit der ein Automobilhersteller unter anderem schnell sowie automatisiert feststellen kann, aus welchem Reifenwerk ein bestimmter Fahrzeugluftreifen geliefert wurde und an welches Fahrzeug der Fahrzeugluftreifen montiert wurde. Andere Aufgaben können z. B. eine Luftdrucküberwachung, eine Temperaturmessung, eine Drehzahlerfassung oder die Messung von mechanischen Spannungszuständen im Fahrzeugluftreifen umfassen. Die üblicherweise verwendeten Transponder bestehen aus einem Elektronikbauteil bzw. einem elektronischen 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 Fahrzeugluftreifen, 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 Fahrzeugluftreifen mit einem auf der Reifeninnenseite angeordneten Elektronikmodul bekannt, welches mit einem Zweikomponentenverbindungsmittel mit der Reifeninnenseite verbunden ist. Das Zweikomponentenverbin dungsmittel soll eine hohe Festigkeit gewährleisten und zugleich eine einfache Verbindungslösung darstellen.
Auch wenn sich die oben beschriebenen Lösungen in der Praxis weitgehend bewährt haben, besteht noch 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.
Bisher waren derartige Elektronikmodule mit einer kreisringförmigen oder ellipsoiden Querschnitts-Fläche ausgeführt, wobei die bislang bekannten Elektronikmodule eine stets symmetrische Außengestalt aufweisen. Dies kann insofern problematisch sein, als dass es bei derartigen Elektronikmodulen nicht möglich ist, von außen zu erkennen, in welcher Lage, also in welcher Winkelposition zum Container des Elektronikmoduls sich die im Inneren und von außen nicht zu erkennenden elektronischen Bauteile befinden. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass die von den elektronischen Bauteilen gelieferten Daten nicht genau genug reproduzierbar sind, so dass sich von Fahrzeugluftreifen zu Fahrzeugluftreifen signifikante Messwertabweichungen ergeben. Auch die Winkellage von Antennen im Elektronikmodul und damit im Fahrzeugluftreifen kann einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Elektronikmodule, insbesondere auf die richtungsabhängige Abstrahl-Charakteristik der Antenne haben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und einen Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul der eingangs genannten Art zu gestalten, dessen Elektronikmodul die elektronischen Bauteile sicher gegen äußere Einflüsse schützt und dauerhaft mit dem Fahrzeugluftreifen verbunden ist, und bei dem ein sicheres Positionieren sowohl in manuellen als auch in automatisierten bzw. teilautomatisierten Werkzeugen oder Vorrichtungen ermöglicht ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe für einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen, Seitenwänden und einem auf der Reifeninnenseite angeordneten Elektronikmodul, bestehend aus einem Container, in welchem elektronische Bauteile eingebettet sind, und aus einem mit dem Container verbundenen Fuß, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Containers ist und dessen Unterseite wenigstens teilflächig mit einem Klebemittel zur unlösbaren Verbindung mit der Reifeninnenseite versehen ist dadurch, dass das Elektronikmodul mit wenigstens einem Positionierelement zur Winkelbestimmung des Elektronikmoduls versehen ist, wobei das Positionierelement jeweils eine von der äußeren Form des Elektronikmoduls unterscheidbare dreidimensional ausgebildete erhabene oder in das Elektronikmodul vertiefend eingeformte oder eingebrachte geometrische oder topographische Struktur aufweist.
Hierdurch lassen sich eine Reihe von überraschenden Effekten erzielen. Dadurch, dass die Außenfläche des Elektronikmoduls mit zusätzlichen dreidimensionalen Strukturen versehen ist, kann die Winkelstellung der im Inneren des Elektronikmoduls verborgenen elektronischen Bauteile eindeutig und auf einfachste Weise bestimmt und kontrolliert werden. Zudem bieten die dreidimensionalen Strukturen auch einen Angreifpunkt für maschinelle Werkzeuge, so dass das winkeltreue Einsetzen eines erfindungsgemäß ausgestalteten Elektronikmoduls in ein Montage- und Handhabungswerkzeug erleichtert wird, da die Werkzeuge dann Strukturen aufweisen, welche mit den Strukturen des Positionierelements des Elektronikmoduls korrespondieren. Theoretisch wäre es denkbar, die Elektronikmodule mit eindimensionalen Markierungen, wie Strichen, Punkten oder dergleichen zu versehen, welche ebenfalls eine Winkelkontrolle ermöglichen würden. Derartige Markierungen bieten allerdings keinerlei Hilfe zum teil- oder vollautomatischen Bestücken von Fahrzeugluftreifen mit Elektronikmodulen.
Die beschriebene Ausgestaltung eines Elektronikmoduls ermöglicht also ein sicheres Positionieren sowohl in manuellen als auch in automatisierten bzw. teilautomatisierten Werkzeugen oder Vorrichtungen. Durch die eindeutige Positionierung in einem Werkzeug kann anschließend die Befestigung des Elektronikmoduls auf der Innenschicht des Reifens ebenfalls in einer eindeutig definierten Position erfolgen. Dadurch können sowohl spezielle Anforderungen bezüglich des Design und der Dauerhaltbarkeit des Containers als auch Anforderungen, die sich aus elektronischer Sicht ergeben, wie z. B. richtungsabhängige Abstrahlcharak teristik der Antenne, eindeutig erfüllt werden. Dadurch wird bei der Befestigung in den Reifen eine exakt vorherbestimmte Lage reproduzierbar erzielt.
Je nach Lage und Ausgestaltung des Positionierelements bzw. der Positionierelemente können diese genutzt werden, um die Charakteristik des Elektronikmoduls positiv zu beeinflussen. Wird das Positionierelement beispielsweise als ringförmiger und umlaufender Freistich im Außenmantel des Containers ausgeführt, lassen sich hierdurch die Lebensdauer des Elektronikmoduls negativ beeinflussende Tangentialspannungen drastisch reduzieren. Werden die Positionierelemente als Kerben oder als konkave Wölbung in der Unterseite des Fußes ausgestaltet, so kann sich dies ebenfalls positiv auf die Haltbarkeit des Elektronikmoduls auswirken.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement am Container angeordnet ist.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement als wenigstens eine Feder ausgebildet ist, welche an die Oberseite des Containers angeformt ist, wobei sich die Feder wenigstens über einen Großteil der Fläche der Oberseite des Containers erstreckt.
Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass die Feder einen rechteckigen, einen dreieckigen, einen polygonalen, einen elliptischen oder einen halbrunden Querschnitt aufweist.
In einer anderen praktischen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement durch wenigstens zwei Flächen gebildet ist, welche zur Bildung zusätzlicher Kanten oder Stirnflächen in den Außenmantel des Containers eingearbeitet sind.
Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass die Fläche jeweils eine rechteckige, eine dreieckige, eine polygonale, eine ovale oder eine runde Grundfläche aufweist.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement durch zwei Stifte gebildet ist, welche im Abstand zueinander an die Oberseite des Containers angeformt sind.
Auch diese Ausgestaltung lässt sich dadurch weiterbilden, dass der Querschnitt der Stifte jeweils rund, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig ist.
Eine andere Alternative zur Ausgestaltung des Positionierelements sieht vor, dass das Positionierelement durch zwei Vertiefungen gebildet ist, welche im Abstand zueinander jeweils senkrecht in die Oberseite des Containers eingeformt sind.
Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement durch zwei Vertiefungen gebildet ist, welche im Abstand zueinander jeweils in den Außenmantel des Containers eingeformt sind.
Bei beiden alternativ oder kumulativ ausführbaren Ausgestaltungen des Positionierelements kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt der Vertiefungen jeweils rund, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Positionierelement durch wenigstens einen ringförmig umlaufenden Freistich gebildet ist, welcher in den Außenmantel des Containers eingearbeitet ist, wobei diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung noch dadurch ergänzt werden kann, dass der Radius des Freistiches 0,9 mm bis 3,3 mm beträgt.
Mit diesem Freistich lässt sich nicht nur der Einbauwinkel bzw. die Einbaulage gut bestimmen und kontrollieren, es lässt sich hierdurch auch das Verhalten des Elektronikmoduls im Betrieb positiv beeinflussen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich auftretende Tangentialspannungen entlang der äußeren Kontur des Elektronikmoduls durch den Freistich minimieren lassen, besonders wenn Radien für den Freistich von 0,9 bis 3,3 mm gewählt werden. Hierdurch lassen sich die Tangentialspannungen signifikant reduzieren, wodurch die Dauerhaltbarkeit des die elektronischen Bauteile umgebenden Materials drastisch erhöht wird.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Positionierelement an der Unterseite des Fußes angeordnet ist.
Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass das Positionierelement durch wenigstens zwei zueinander parallele Kerben oder Aussparungen in der Unterseite gebildet ist, wobei sich dies noch dadurch ergänzen lässt, dass die Kerben bevorzugt Radien zwischen 1 mm und 3,5 mm aufweisen.
Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Positionierelement durch wenigstens eine konkave Wölbung in der Unterseite gebildet ist, was sich noch dadurch ergänzen lässt, dass die konkave Wölbung einen Radius von bevorzugt zwischen 1 mm und 3,5 mm aufweist.
Verschiedene, bereits durchgeführte Versuche, insbesondere bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Reifens und/oder bei stark unebener Fahrbahn haben gezeigt, dass eine Ausgestaltung der Unterseite des Elektronikmoduls mit derartigen Kerben oder zumindest einer Wölbung einen sehr positiven Effekt auf die Haltbarkeit des Elektronikmoduls bzw. auf die Verbindung zum Fahrzeugluftreifen haben. Dabei hat sich gezeigt, dass sich eine besonders haltbare Verbindung ergibt, wenn der Fuß vergleichsweise dünn ausgeführt ist, insbesondere mit einer maximalen Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm bei einer Shore-Härte des zu befestigenden Materials des Fußes bzw. der Unterseite zwischen 48 Shore A und 85 Shore A. Der Vorteil der Kerben oder der Wölbung liegt darin, dass bei diesen Dicken es für das Material in der Grundfläche möglich ist, sich den Unebenheiten der Reifeninnenseite des Fahrzeugluftreifens, insbesondere dessen Struktur, welche durch den Heizbalg auf die Reifeninnenseite gebracht wird, anzupassen und dadurch eine höhere Haftung bei gleichzeitig reduziertem Gewicht zu ermöglichen.
Ebenso ist es von Vorteil vorzusehen, dass die maximale Dicke des Fußes zwischen 0,5 mm und 2 mm beträgt.
Eine andere, ebenfalls besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verhältnis des Durchmessers des Containers zur Höhe des Elektronikmoduls von der Unterseite bis zur Oberseite zwischen 2,5 und 3,5 beträgt.
In einer weiteren praktischen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Durchmessers des Containers zum maximalen Durchmesser des Fußes zwischen 0,55 und 0,91 beträgt.
Diese zuvor genannten Durchmesser- und Höhen-Verhältnisse sind das Ergebnis durchgeführter Versuche, welche gezeigt haben, dass einige besondere Ausgestaltungen des Elektronikmoduls bzw. der Befestigung einen sehr positiven Effekt auf die Haltbarkeit des Elektronikmoduls bzw. auf die Verbindung zum Fahrzeugluftreifen haben. Eine der genannten Weiterbildungen betrifft das Verhältnis des Durchmessers des eigentlichen Containers zum Durchmesser der Klebe- bzw. Befestigungsfläche an der Reifeninnenseite. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, wenn dieses Verhältnis zwischen 0,55 und 0,91 liegt. Dadurch wird die Haltbarkeit der Befestigung heraufgesetzt, ohne dass das Gewicht des kompletten Elektronikmoduls zu stark erhöht werden muss.
Schließlich kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Klebemittel ein teilflexibilisiertes Cyanacrylat, oder alternativ dazu, dass das Klebemittel durch eine Kalt- oder Heißvulkanisation gebildet ist.
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 eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit einem Elektronikmodul von der Seite,
1a das Elektronikmodul der 1 von vorne,
1b–1d Details von Abwandlungen des Elektronikmoduls der 1 und 1a,
2 schematisch eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite,
2a das Elektronikmodul der 2 von vorne,
3 schematisch eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite,
3a das Elektronikmodul der 3 von oben,
4 schematisch eine Teilansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite,
4a das Elektronikmodul der 4 von oben,
5 schematisch eine Teilansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite,
6 schematisch eine Teilansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite,
7 schematisch eine Teilansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite, und
8 schematisch eine Teilansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul von der Seite.
In den 1 bis 8 ist jeweils schematisch ein in Teilansicht angedeuteter Fahrzeugluftreifen 1 mit einem Laufstreifen 2 dargestellt. Der Fahrzeugluftreifen 1 weist in an sich bekannter Weise die üblichen weiteren Bauteile eines Fahrzeugluftreifens 1 insbesondere in radialer Bauweise auf, also den die Seitenwände verbindenden Laufstreifen 2 mit darin eingebetteter Verstärkungslage aus Stahlcorden, sich an die Seitenwände nach radial innen anschließenden Reifenwülsten, eine Karkasse usw. Der Fahrzeugluftreifen 1 kann insbesondere 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 bzw. gewählt werden.
Auf einer Reifeninnenseite 3 des Laufstreifens 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 4 des Fahrzeugluftreifens 1 aus Butylkautschuk oder aus einem anderen luftundurchlässigen Gummimaterial.
Das Elektronikmodul 4 ist ein separates Bauteil, welches nach der Fertigstellung des Fahrzeugluftreifens 1 an die Reifeninnenseite 3 des Fahrzeugluftreifens 1 angebracht wird. Das Elektronikmodul 4 dient als Gehäuse für nur angedeutete elektronische Bauteile 5, wie Antennen, Sensoren, Transponder und 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 für die elektronischen Bauteile 5 dient, erfindungsgemäß in besonderer Weise ausgebildet.
Um die elektronischen Bauteile 5 optimal zu schützen, besteht das Elektronikmodul 4 jeweils aus einer Vergussmasse mit dämpfenden Eigenschaften, beispielsweise aus einem Elastomer oder aus einer polymeren Vergussmasse. Je nach Einsatzzweck kann das Elektronikmodul 4 aus einem elastischem Harz , beispielsweise aus einem Polyurethan, einem Epoxyd oder aus einem Silikon mit dämpfenden Eigenschaften oder aus einem harten Harz, beispielsweise aus einem Polyurethan, einem Epoxyd oder einem Silikon bestehen, das die elektronischen Bauteile 5 vor relativen Bewegungen schützt.
Das Elektronikmodul 4 weist jeweils einen Grundkörper oder Container 6 auf, in welchen die elektronischen Bauteile 5 eingebettet sind. Reifenseitig ist an den Container 6 ein Rand oder Fuß 7 angeformt, dessen Unterseite 8 mit einem Klebemittel 9 versehen ist, mittels dessen das Elektronikmodul 4 mit der Reifeninnenseite 3 dauerhaft verbunden ist. Bei dem Klebemittel 9 kann es sich um einen Spezialklebstoff, beispielsweise um teilflexibilisiertes Cyanacrylat handeln. Es ist jedoch auch möglich, das Klebemittel 9 durch Kalt- oder Heißvulkanisation darzustellen.
Das Elektronikmodul 4 ist jeweils mit einem Positionierelement 10 versehen, welches dazu dient, bei maschineller oder manueller Verbindung des Elektronikmoduls 4 mit der Reifeninnenseite 3 das Elektronikmodul in stets gleicher räumlicher Orientierung und Lage an der Reifeninnenseite anzubringen. Durch eine stets gleiche Ausrichtung können sowohl spezielle Anforderungen bezüglich des Designs und der Dauerhaltbarkeit des Containers 6 als auch Anforderungen, welche sich aus elektronischer Sicht ergeben, beispielsweise eine richtungs abhängige Abstrahl-Charakteristik einer Antenne, eindeutig und präzise wiederholbar erfüllt werden.
Die Positionierelemente 10 bestehen jeweils aus eindeutig vom Container 6 unterscheidbare zwei- oder dreidimensional ausgebildete erhabene oder in den Container 6 vertiefend eingeformte oder eingebrachte geometrische bzw. topographische Strukturen, durch welche eine sichere und eindeutige Positionierung des Elektronikmoduls 4 ermöglicht wird. Hierdurch wird bei der Anbringung des Elektronikmoduls 4 am Fahrzeugluftreifen 1 eine exakt vorherbestimmte Lage reproduzierbar erzielt.
In den 1 und 1a ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Elektronikmoduls 4 von der Seite und von vorne dargestellt. Bei diesem Elektronikmodul 4 ist das Positionierelement 10 als schmale Leiste oder Feder 11 ausgebildet. Die Feder 11 ist einstückig an die Oberseite 12 des Containers 6 angeformt. Da die Feder 11 relativ lang ist und sich über einen Großteil der Fläche der Oberseite 12 erstreckt, lässt sich der Lagewinkel des Elektronikmoduls 4 auf einfachste Weise kontrollieren, so dass hierdurch auch die Position des Elektronikmoduls auf einfache Art exakt einstellbar ist. Die Feder 11 lässt sich in ein Werkzeug mit entsprechend geformter Ausnehmung einsetzen, wobei das Anbringen des Elektronikmoduls 4 dann auf maschinelle oder teilmaschinelle Weise vollzogen werden kann.
In den 1 und 1a ist nur eine Feder 11 dargestellt. Es lassen sich aber bei Bedarf auch mehrere Federn 11 auf der Oberfläche 12 des Elektronikmoduls 4 anordnen. Ebenfalls möglich ist eine außermittige Anordnung der Feder 11. Die Feder 11 weist hier einen rechteckigen Querschnitt auf, es sind jedoch auch andere Querschnittskonfigurationen denkbar. Solche alternativen Querschnitte der Feder 11 sind in den 1b, 1c und 1d dargestellt, welche jeweils eine Feder 11 mit einem dreieckigen, einem polygonalen und einen halbrunden Querschnitt zeigen. Abweichend zu diesen Ausführungen kann die Feder 11 aber auch einen elliptischen Querschnitt aufweisen.
In den 2 und 2a ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 von der Seite und von vorne dargestellt. Bei diesem ist das Positionierelement 10 durch zwei Flächen 13 gebildet, welche in den Außenmantel 14 des Containers 6 eingearbeitet sind und zusätzliche Kanten bilden. Die Flächen 13 unterbrechen den ansonsten konischen Außenmantel 14 in einem definierten Bereich, so dass die Flächen 13 ebenfalls zur Winkelbestimmung des Containers 6 und damit der elektronischen Bauteile 5 bzw. zur Bestimmung ihrer räumlichen Orientierung genutzt werden können. Auch die Flächen 13 erleichtern als zusätzliche Kontaktflächen eine maschinelle Anbringung des Elektronikmoduls 4 am Fahrzeugluftreifen 1.
Die Flächen 13 können breiter oder schmaler bzw. länger oder kürzer als in dem in den 2 und 2a dargestellten Ausführungsbeispiel sein. Ebenso sind andere Geometrien der Flächen 13 möglich, beispielsweise runde, ovale oder polygonale Querschnitte bzw. Grundflächen.
In den 3 und 3a ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 von der Seite und von oben dargestellt. Bei diesem Elektronikmodul 4 ist das Positionierelement 10 durch zwei Zapfen oder Stifte 15 ausgebildet. Die Stifte 15 sind im Abstand zueinander einstückig an die Oberseite 12 des Containers 6 angeformt. Durch die Stellung bzw. Lage der Stifte 15 zueinander bzw. zu übrigen Teilen des Reifens lässt sich der Lagewinkel des Elektronikmoduls 4 auf einfachste Weise optisch kontrollieren, so dass hierdurch auch die Position des Elektronikmoduls 4 auf einfache Art exakt einstellbar ist. Die Stifte 15 lassen sich in ein Werkzeug mit entsprechend geformter Ausnehmung einsetzen, wobei das Anbringen des Elektronikmoduls 4 dann auf maschinelle oder teilmaschinelle Weise vollzogen werden kann.
Abweichend von der dargestellten zylindrischen Ausgestaltung der Stifte 15 mit rundem Querschnitt lassen sich diese auch mit einer anderen Querschnittsgeometrie ausbilden, beispielsweise halbkugelförmig, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig. Sinnvoll ist eine Ausgestaltung, bei der die Stifte 15 zur weiteren Lagecodierung voneinander abweichende Querschnittgeometrien aufweisen, bei der also beispielsweise ein Stift 15 einen runden und der andere Stift 15 einen eckigen Querschnitt aufweist.
In den 4 und 4a ist ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 von der Seite im Teilschnitt und von oben dargestellt. Bei diesem Elektronikmodul 4 ist das Positionierelement 10 durch zwei Bohrungen oder Vertiefungen 16 ausge bildet. Die Vertiefungen 16 sind im Abstand zueinander jeweils senkrecht in die Oberseite 12 des Containers 6 eingeformt. Durch die Stellung bzw. Lage der Vertiefungen 16 zueinander lässt sich der Lagewinkel des Elektronikmoduls 4 auf einfachste Weise kontrollieren, so dass hierdurch auch die Position des Elektronikmoduls 4 auf einfache Art exakt einstellbar ist. Die Vertiefungen 16 lassen sich in ein Werkzeug mit entsprechend geformten Stiften oder Bolzen einsetzen, wobei das Anbringen des Elektronikmoduls 4 dann auf maschinelle oder teilmaschinelle Weise vollzogen werden kann.
Abweichend von der dargestellten zylindrischen Ausgestaltung der Vertiefungen 16 lassen sich diese auch mit einer anderen Querschnittsgeometrie ausbilden, beispielsweise halbkugelförmig, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig. Sinnvoll ist eine Ausgestaltung, bei der die Vertiefungen 16 zur weiteren Lagecodierung voneinander abweichende Querschnittgeometrien aufweisen, bei der also beispielsweise eine Vertiefung 16 einen runden und die andere Vertiefung 16 einen eckigen Querschnitt aufweist.
In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 von der Seite dargestellt. Bei diesem ist das Positionierelement 10 ähnlich der Ausführung nach den 4 und 4a durch zwei Vertiefungen 17 gebildet, welche allerdings seitlich in den Außenmantel 14 des Containers 6 eingearbeitet sind und sich gegenüberliegen. Durch die Stellung bzw. Lage der Vertiefungen 17 zueinander lässt sich der Lagewinkel des Elektronikmoduls 4 auf einfachste Weise kontrollieren, so dass hierdurch auch die Position des Elektronikmoduls 4 auf einfachste Art exakt einstellbar ist. Die Vertiefungen 17 lassen sich in ein Werkzeug mit entsprechend geformten Stiften oder Bolzen einsetzen, wobei das Anbringen des Elektronikmoduls 4 dann auf maschinelle oder teilmaschinelle Weise vollzogen werden kann.
Abweichend von der dargestellten zylindrischen Ausgestaltung der Vertiefungen 17 lassen sich diese auch mit einem abweichenden Querschnitt ausbilden, beispielsweise halbkugelförmig, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig. Sinnvoll ist auch hier eine Ausgestaltung, bei der die Vertiefungen 17 zur weiteren Lagecodierung voneinander abweichende Querschnittgeometrien aufweisen, bei der also beispielsweise eine Vertiefung 17 einen runden und die andere Vertiefung 17 einen eckigen Querschnitt aufweist.
Die Positionierelemente 10 der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 5 lassen sich auch miteinander kombinieren, es können also beispielsweise die Vertiefungen 17 gemäß 5 sowie die Stifte 15 der 3 und 3a gemeinsam am Container 6 angeordnet bzw. ausgebildet sein.
In 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 von der Seite dargestellt. Bei diesem ist das Positionierelement 10 durch wenigstens einen ringförmig oder ringabschnittförmigen umlaufenden Freistich 18 gebildet, welcher in den Außenmantel 14 des Containers 6 eingearbeitet bzw. eingeformt ist. Der Freistich 18 unterbricht bzw. schmälert den Außenmantel 14 in einem definierten Bereich, so dass der Freistich 18 ebenfalls zur Winkelbestimmung des Containers 6 und damit der elektronischen Bauteile 5 genutzt werden kann. Auch der Freistich 18 erleichtert eine maschinelle Anbringung des Elektronikmoduls 4 am Fahrzeugluftreifen 1.
Darüber hinaus lässt sich mit dem Freistich 18 das Verhalten des Elektronikmoduls 4 im Betrieb positiv beeinflussen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich auftretende Tangentialspannungen entlang der äußeren Kontur des Elektronikmoduls 4 durch den Freistich 18 minimieren lassen, insbesondere wenn Radien für den Freistich von 0,9 bis 3,3 mm gewählt werden. Hierdurch lassen sich die Tangentialspannungen am Elektronikmodul 4 signifikant reduzieren, wodurch die Dauerhaltbarkeit des die elektronischen Bauteile 5 umgebenden Materials drastisch erhöht wird.
Anstelle eines einzigen Freistichs 18 lassen sich aber auch mehrere in einer Ebene liegende Freistiche in den Außenmantel 14 des Containers 6 einbringen, zwischen denen jeweils Material des Außenmantels 14 des Containers 6 stehen bleibt, um auf diese weise mehrere Bezugspunkte oder Bezugsstellen zur Winkelbestimmung des Containers 6 zu schaffen.
In 7 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 dargestellt, bei welchem das Postionisierelement 10 durch zwei zueinander parallele Aussparungen oder Kerben 19 in der Unterseite 8 des Containers 6 gebildet sind. Die Kerben 19 erstrecken sich über den gesamten Durchmesser oder nur über einen Teildurchmesser der Unterseite 8 des Containers 6 und können ebenfalls zur Winkel bestimmung des Elektronikmoduls 4 genutzt werden. Neben dieser Funktion erfüllen die Kerben 19 noch einen anderen positiven Zweck.
Verschiedene, bereits durchgeführte Versuche, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten bzw. bei stark unebener Fahrbahn haben gezeigt, dass eine Ausgestaltung der Unterseite 8 des Elektronikmoduls 4 mit derartigen Kerben 19 einen sehr positiven Effekt auf die Haltbarkeit des Elektronikmoduls bzw. auf die Verbindung zum Fahrzeugluftreifen 1 haben. Dabei hat sich ergeben, dass sich eine besonders haltbare Verbindung ergibt, wenn der Fuß 7 besonders dünn ausgeführt ist, insbesondere mit einer maximalen Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm bei einer Shore-Härte des zu befestigenden Materials des Fußes 7 bzw. der Unterseite 8 zwischen 48 Shore A und 85 Shore A. Der Vorteil der Kerben 19 liegt darin, das bei diesen Dicken es für das Material in der Grundfläche möglich ist, sich den Unebenheiten der Reifeninnenseite 3 des Fahrzeugluftreifens 1, insbesondere dessen Struktur, welche durch den Heizbalg auf die Reifeninnenseite 3 gebracht wird, anzupassen und dadurch eine höhere Haftung zu erreichen.
Dieser Effekt lässt sich noch dadurch steigern, wenn der Container 6, welcher eine Härte von über 90 Shore A aufweist, mit Kerben 19 versehen wird, welche minimale Radien zwischen 1 mm und 3,5 mm an den aufweisen. Dies ist besonders vorteilhaft, da es sonst im Fall eines Lösens eines Elektronikmoduls 4 von der Reifeninnenseite 3 bei Modulhärten größer 90 Shore A und Radien kleiner als 1 mm bis 3,5 mm im Betrieb sehr schnell zu Beschädigungen der Reifeninnenseite 3 und somit zu einer Verringerung der Betriebssicherheit des Fahrzeugluftreifens 1 kommen kann. Entsprechend sind die Bereiche der Unterseite 8, in welcher die Kerben 19 angeordnet oder ausgebildet sind, auch frei von Klebemittel 9, welches nur mit dem planen Bereich der Unterseite 8 bzw. des Fußes 7 verbunden ist. Im Bereich der Kerben 19 kann eine gewisse Walkarbeit stattfinden, welche dort aber nicht zu einer Belastung der Klebeverbindung zwischen Reifeninnenseite 3 und Unterseite 8 des Elektronikmoduls 4 führen kann.
Auch diese Ausgestaltung des Positionierelements 10 lässt sich mit den zuvor beschriebenen Positionierelementen 10 der 1 bis 6 kombinieren.
In 8 ist schließlich ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls 4 eines Fahrzeugluftreifens 1 dargestellt, welches dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt und für das die in Bezug auf 7 gemachten Ausführungen ebenfalls gelten. Auch bei diesem ist das Positionierelement 10 durch eine besondere Ausbildung der Unterseite 8 des Containers 6 gebildet, welche hier eine relativ flächengroße konkave Wölbung 20 aufweist. Entsprechend befindet sich das Klebemittel 9 nur auf der Unterseite 8 im Bereich des Fußes 7.
Auch diese Ausgestaltung des Positionierelements 10 lässt sich mit den zuvor beschriebenen Positionierelementen 10 der 1 bis 6 kombinieren.
In 8 sind besonders vorteilhafte Höhen- und Breitenverhältnisse angegeben, wobei das Bezugszeichen h die Höhe des Elektronikmoduls 4 von der Unterseite 8 bis zur Oberseite 12, das Bezugszeichen d der Durchmesser des Containers 6 und dmax der maximale Durchmesser des Fußes 7 angibt. Hierbei beträgt das Verhältnis d/dmax zwischen 0,55 und 0,91, während das Verhältnis d/h zwischen 2,5 und 3,5 beträgt.
Diese geometrischen Verhältnisse sind das überraschende Ergebnis durchgeführter Versuche, welche gezeigt haben, dass einige besondere Ausgestaltungen des Elektronikmoduls 4 bzw. der Befestigung einen sehr positiven Effekt auf die Haltbarkeit des Elektronikmoduls 4 bzw. auf die Verbindung zum Fahrzeugluftreifen 1 haben. Eine dieser Ausgestaltungen betrifft das Verhältnis des Durchmessers d des eigentlichen Containers 6 zum Durchmesser der Klebe- bzw. Befestigungsfläche an der Reifeninnenseite 3. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn dieses Verhältnis zwischen 0,55 und 0,91 liegt. Dadurch wird die Haitbarkeit der Befestigung verbessert, ohne dass das Gewicht des kompletten Elektronikmoduls 4 stark erhöht werden muss.
Eine weitere besondere Ausgestaltung betrifft das Verhältnis des Durchmessers dmax, insbesondere bei ovaler, runder, rechteckförmiger oder ähnlich ausgestalteter Grundfläche des Containers 6 entlang seiner längsten Hauptachse der Befestigung des Elektronikmoduls 4 zum Fahrzeugluftreifen 1 zu der Gesamthöhe h des Elektronikmoduls 4. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn dieses Verhältnis zwischen 2,5 und 3,5 liegt. Dadurch wird – bei gleichzeitig minimiertem Gewicht – ein besonders günstiges Momenten-/Hebel-Verhältnis erzielt.
Bei den oben genannten Parametern ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gewichtsverhältnis zwischen eventuellen Befestigungshilfsmitteln und dem eigentlichen Elektronikmodul 4 zwischen 1:1,5 bis 1:3 beträgt. Daraus ergeben sich Möglichkeiten einer hinsichtlich Haltbarkeit ausreichenden Befestigung bei gleichzeitig minimalem Gewicht.
Die zuvor genannten Breiten-Durchmesserverhältnisse und die Gewichtsverhältnisse gelten aber auch für alle anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. lassen sich die Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 7 mit diesen Verhältnissen ausgestalten.

1: Fahrzeugluftreifen
2: Laufstreifen
3: Reifeninnenseite
4: Elektronikmodul
5: Elektronisches Bauteil
6: Container
7: Fuß
8: Unterseite
9: Klebemittel
10: Positionierelement
11: Feder
12: Oberfläche
13: Fläche
14: Außenmantel
15: Stift
16: Vertiefung
17: Vertiefung
18: Freistich
19: Kerbe
20: Wölbung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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

Claims

Fahrzeugluftreifen (1) mit einem Laufstreifen (2), Seitenwänden und einem auf der Reifeninnenseite (3) angeordneten Elektronikmodul (4), bestehend aus einem Container (6), in welchem elektronische Bauteile (5) eingebettet sind, und aus einem mit dem Container (6) verbundenen Fuß (7), dessen Durchmesser (dmax) größer als der Durchmesser (d) des Containers (6) ist und dessen Unterseite (8) wenigstens teilflächig mit einem Klebemittel (9) zur unlösbaren Verbindung mit der Reifeninnenseite (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (4) mit wenigstens einem Positionierelement (10) zur Winkelbestimmung des Elektronikmoduls (4) versehen ist, wobei das Positionierelement (10) jeweils eine von der äußeren Form des Elektronikmoduls (4) unterscheidbare dreidimensional ausgebildete erhabene oder in das Elektronikmodul (4) vertiefend eingeformte oder eingebrachte geometrische oder topographische Struktur aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) am Container (6) angeordnet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) als wenigstens eine Feder (11) oder schmale Leiste ausgebildet ist, welche an die Oberseite (12) des Containers (6) angeformt ist, wobei sich die Feder (11) wenigstens über einen Großteil der Fläche der Oberseite (12) des Containers (6) erstreckt.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (11) einen rechteckigen, einen dreieckigen, einen polygonalen, einen elliptischen oder einen halbrunden Querschnitt aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens zwei Flächen (13) gebildet ist, welche zur Bildung zusätzlicher Kanten oder Stirnflächen in den Außenmantel (14) des Containers (6) eingearbeitet sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (13) jeweils eine rechteckige, eine dreieckige, eine polygonale, eine ovale oder eine runde Grundfläche aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens zwei Stifte (15) gebildet ist, welche im Abstand zueinander an die Oberseite (12) des Containers (6) angeformt sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Stifte (15) jeweils rund, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens zwei Vertiefungen (16) gebildet ist, welche im Abstand zueinander jeweils senkrecht in die Oberseite (12) des Containers (6) eingeformt sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens zwei Vertiefungen (17) gebildet ist, welche im Abstand zueinander jeweils in den Außenmantel (14) des Containers (6) eingeformt sind.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Vertiefungen (16; 17) jeweils rund, dreieckig, polygonal, quadratisch oder rechteckig ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens einen ringförmig oder ringabschnittförmig umlaufenden Freistich (18) gebildet ist, welcher in den Außenmantel (14) des Containers (6) eingearbeitet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Freistiches (18) 0,9 mm bis 3,3 mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) an der Unterseite (8) des Fußes (7) angeordnet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens zwei zueinander parallele Kerben (19) in der Unterseite (8) gebildet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben (19) Radien zwischen 1 mm und 3,5 mm aufweisen.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (10) durch wenigstens eine konkave Wölbung (20) in der Unterseite (8) gebildet ist.
Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Wölbung (20) einen Radius zwischen 1 mm und 3,5 mm aufweist.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke des Fußes (7) zwischen 0,5 mm und 2 mm beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (d) des Containers (6) zur Höhe (h) des Elektronikmoduls (4) von der Unterseite (8) bis zur Oberseite (12) zwischen 2,5 und 3,5 beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (d) des Containers (6) zum maximalen Durchmesser (dmax) des Fußes (7) zwischen 0,55 und 0,91 beträgt.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (9) ein teilflexibilisiertes Cyanacrylat ist.
Fahrzeugluftreifen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (9) durch eine Kalt- oder Heißvulkanisation gebildet ist.