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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Elektronikmodul
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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 .
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass das Positionierelement am Container angeordnet ist.
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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.
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Diese
Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen,
dass die Feder einen rechteckigen, einen dreieckigen, einen polygonalen,
einen elliptischen oder einen halbrunden Querschnitt aufweist.
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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.
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Diese
Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen,
dass die Fläche jeweils eine rechteckige, eine dreieckige,
eine polygonale, eine ovale oder eine runde Grundfläche
aufweist.
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Alternativ
dazu kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement durch zwei
Stifte gebildet ist, welche im Abstand zueinander an die Oberseite
des Containers angeformt sind.
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Auch
diese Ausgestaltung lässt sich dadurch weiterbilden, dass
der Querschnitt der Stifte jeweils rund, dreieckig, polygonal, quadratisch
oder rechteckig ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Positionierelement an der Unterseite des Fußes
angeordnet ist.
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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.
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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.
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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.
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Ebenso
ist es von Vorteil vorzusehen, dass die maximale Dicke des Fußes
zwischen 0,5 mm und 2 mm beträgt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand
der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der
Erfindung darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigt
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1 schematisch
eine Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit einem
Elektronikmodul von der Seite,
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1a das
Elektronikmodul der 1 von vorne,
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1b–1d Details
von Abwandlungen des Elektronikmoduls der 1 und 1a,
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2 schematisch
eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul
von der Seite,
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2a das
Elektronikmodul der 2 von vorne,
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3 schematisch
eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul
von der Seite,
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3a das
Elektronikmodul der 3 von oben,
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4 schematisch
eine Teilansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul
von der Seite,
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4a das
Elektronikmodul der 4 von oben,
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5 schematisch
eine Teilansicht eines fünften Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit
Elektronikmodul von der Seite,
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6 schematisch
eine Teilansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul
von der Seite,
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7 schematisch
eine Teilansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul
von der Seite, und
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8 schematisch
eine Teilansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifens mit Elektronikmodul
von der Seite.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auch
diese Ausgestaltung des Positionierelements 10 lässt
sich mit den zuvor beschriebenen Positionierelementen 10 der 1 bis 6 kombinieren.
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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.
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Auch
diese Ausgestaltung des Positionierelements 10 lässt
sich mit den zuvor beschriebenen Positionierelementen 10 der 1 bis 6 kombinieren.
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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.
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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.
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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
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- - DE 10243441
B4 [0002]
- - DE 19522269 A1 [0003]
- - DE 102005023597 A1 [0004]