DE102007041920A1 - Piezoelektrischer Mikroenergiewandler zur Energiegewinnung in Reifen, insbesondere Autoreifen - Google Patents

Piezoelektrischer Mikroenergiewandler zur Energiegewinnung in Reifen, insbesondere Autoreifen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) mit einer zwei Elektrodenstrukturen (3) und eine piezoelektrische Struktur (5) aufweisenden, in eine und/oder aus einer Aussparung (7) eines Trägers (9) dynamisch auslenkbaren Piezostruktur (11) zur Wandlung von mechanischer Energie und/oder Leistung in elektrische Energie und/oder Leistung und/oder umgekehrt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine herkömmliche verwendete Batterie zur Energie- und Leistungsversorgung, insbesondere von Reifendruck-Kontrollsystemen zu vermeiden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Piezostruktur (11) mechanisch an eine Innenseite eines Reifenlatsches (13) gekoppelt ist. Eine derartige Kopplung kann starr oder flexibel bereitgestelt sein. Es eignen sich besonders eine Membranstruktur aufweisende piezoelektrische Mikroenergiewandler (1), die insbesondere für Reifendruck-Kontrollsysteme (21) vorteilhaft verwendet werden können.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Mikroenergiewandler gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und Verwendungen gemäß den Nebenansprüchen.
  • Herkömmliche Reifendruck-Kontrollsysteme überwachen Druckschwankungen in Autoreifen, in dem sie Druck und Temperatur in bestimmten Intervallen messen und die Ergebnisse drahtlos an eine Kontrolleinheit senden. Derartige Drahtelektroniken sind über das Ventil an der Felge befestigt. 1 zeigt eine derartige herkömmliche Ausführungsform. Die Energie wird von einer Batterie geliefert und begrenzt damit die Betriebsdauer des Reifendrucksystems.
  • Es existieren bereits herkömmliche Reifenkontrollsysteme, die nicht mehr auf der Felge, sondern direkt auf der Innenseite eines Reifenlatsches positioniert sind. Eine derartige herkömmliche Ausführungsform zeigt 2. Auf diese Weise können neben Druck und Temperatur ebenso die physikalischen Eigenschaften zwischen Reifen und Fahrbahn erfasst und diese Daten für die Fahrdynamik verwendbar gemacht werden. Eine derartig erhöhte Leistungsfähigkeit derartiger Systeme bedeutet jedoch gleichzeitig ein größeres Mess- beziehungsweise Sendeintervall und damit eine wesentlich kürzere Betriebsdauer, aufgrund einer begrenzten Energiemenge der verwendeten Batterien. Des Weiteren sind herkömmliche Reifendruck-Kontrollsysteme relativ groß und weisen eine Masse derart auf, dass die Laufeigenschaften eines Autoreifens nachteilig beeinflusst werden können, beispielsweise durch eine Wirkung als Unwucht. Ein weiterer negativer Gesichtspunkt ist die Umweltbelastung durch entladene Batterien, die in herkömmlichen Reifendruck-Kontrollsystemen verwendet werden. Herkömmliche kommerzielle Reifendruck-Kontrollsysteme werden mit einer Batterie betrieben. Neuartige Reifendruck-Kontrollsysteme mit erhöhtem Leistungsvermögen sind kommerziell noch nicht verfügbar. Für derartige Systeme soll eine batterielose Energieversorgung bereitstellbar sein, wobei jedoch im Stand der Technik keine abschließende technische Lösung bekannt ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung herkömmliche Energie- und Leistungsversorgungseinrichtungen, insbesondere für Reifendruckkontrollsysteme, derart zu verbessern, das physikalische Größen wie beispielsweise Druck, Temperatur im Reifen und/oder physikalische Eigenschaften zwischen Reifen und Fahrbahn derart erfasst, an eine Kontrolleinheit gesendet und für die Fahrdynamik weiterverarbeitet werden können, dass im Vergleich zum Stand der Technik längere Mess- beziehungsweise Sendeintervalle und/oder eine längere Betriebsdauer eines derartigen Systems bereitstellbar sind. Des Weiteren soll ein Reifendruckkontrollsystem zu herkömmlichen Systemen hinsichtlich Größe und Masse verkleinert sein.
  • Die Aufgabe wird durch einen piezoelektrischen Mikroenergiewandler gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Ebenso lösen entsprechende Verwendungen gemäß den Nebenansprüchen die Aufgabe.
  • Als Ersatz für eine Batterie wird ein piezoelektrischer Mikroenergiewandler genutzt. Eine herkömmliche Batterie eines Reifendruck-Kontrollsystems wird durch einen piezoelektrischen Energiewandler, insbesondere einen piezoelektrischen Mikroenergiewandler, ersetzt. Der Mikroenergiewandler ist in der Lage, die mechanische Verformungsenergie eines Reifenlatsches in elektrische Energie und Leistung umzuwandeln, und dem Reifendruck-Kontrollsystem zur Verfügung zu stellen.
  • "Reifenlatsch" bezeichnet den "Aufstandsbereich" eines Gummireifens. Dies ist bei einem normalen Autoreifen eine etwa Handflächen große Fläche, sozusagen der "Fußabdruck" beim stehenden Fahrzeug.
  • Der Mikroenergiewandler weist hauptsächlich eine mechanisch verformbare, piezoelektrische Struktur, beispielsweise einen Balken oder eine Membran, auf. Die Membran wird aufgrund einer auf sie einwirkenden Kraft, durch die Verformung des Reifenlatsches ausgelenkt. Folglich kommt es in der piezoelektrischen Schicht zu einem mechanischen Spannungszustand, der aufgrund des piezoelektrischen Effekts zu einer Ladungstrennung zwischen den Elektroden führt. Wird extern ein elektrischer Verbraucher, beispielsweise ein Reifendruck-Kontrollsystem zwischen die beiden Elektroden zwischengeschaltet, und erfolgt die Auslenkung der piezoelektrischen Membran dynamisch, so kann ein elektrischer Strom fließen.
  • Eine erfindungsgemäße Energie- beziehungsweise Leistungsversorgung, insbesondere eines Reifendruck-Kontrollsystems, soll mittels eines piezoelektrischen Energiewandlers, insbesondere eines piezoelektrischen Mikroenergiewandlers, erfolgen, so dass sich folgende Vorteile ergeben. Mittels des Mikroenergiewandlers wird eine unbegrenzte Energieversorgung derart bereitgestellt, dass keine Lebensdauerbegrenzung, beispielsweise eines Reifendruck-Kontrollsystems, bewirkt wird. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Batterie ist die Bauteilgröße eines Mikroenergiewandlers verkleinert. Ebenso ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Batterie die Masse eines Mikroenergiewandlers verkleinert. Aufgrund der Miniaturisierung und einer verkleinerten Masse wird die Verwendung im Inneren eines Reifenlatsches überhaupt ermöglicht und damit eine erhöhte Leistungsfähigkeit geschaffen. Bezüglich Herstellung und Entsorgung bewirkt der verwendete Mikroenergiewandler beziehungsweise Energiewandler, eine im Vergleich zur Batterie verringerte Umweltbelastung.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der piezoelektrische Mikroenergiewandler mittels des Trägers direkt auf die Innenseite des Reifenlatsches befestigt, beispielsweise aufgeklebt. Auf diese Weise ist der piezoelektrische Mikroener giewandler besonders einfach an die Innenseite eines Reifenlatsches angekoppelt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger der Reifenlatsch und die Aussparung ist im Reifenlatsch erzeugt. Auf diese Weise ist der piezoelektrische Mikroenergiewandler sehr platzsparend in den Reifen integriert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der piezoelektrische Mikroenergiewandler mittels einer zwischen Piezostruktur und Innenseite des Reifenlatsches angeordneten festen Ankopplungsmasse starr an die Innenseite des Reifenlatsches angekoppelt. Die Ankopplungsmasse verstärkt die mechanische Ankopplung. Eine äußere Kraft, die auf den Reifenlatsch wirkt, wird direkt auf die Piezostruktur übertragen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der piezoelektrische Energiewandler mittels einer zwischen Piezostruktur, Träger und Innenseite des Reifenlatsches eingebrachten Ankoppelflüssigkeit flexibel an die Innenseite des Reifenlatsches angekoppelt. Die Ankoppelflüssigkeit überträgt eine von außen, auf den Reifenlatsch wirkende Kraft derart, dass sich ebenso die Ankoppelflüssigkeit flächenförmig verformt. Auf diese Weise können mechanische Belastungsspitzen wirksamer ausgeglichen werden. Die Ankoppelflüssigkeit verformt sich ebenso.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der piezoelektrische Energiewandler mittels eines zwischen Membranstruktur, Träger und Innenseite des Reifenlatsches eingebrachten Ankoppelgases flexibel an die Innenseite des Reifenlatsches angekoppelt. Damit wird eine von außen, auf den Reifenlatsch wirkende Kraft flächenförmig auf die Membranstruktur übertragen. Die Kopplung ist damit derart flexibel bereitgestellt, dass ebenso mechanische Belastungsspitzen wirksamer ausgeglichen werden können. Das Ankoppelgas verformt sich ebenso.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger ein Wafer, insbesondere ein Siliziumwafer. Ein alternatives Material kann beispielsweise SOI sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der piezoelektrische Energiewandler als ein mikro-elektro-mechanisches System (MEMS) erzeugt worden. Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) ist die Kombination aus mechanischen Elementen, Sensoren, Aktoren und elektronischen Schaltungen auf einem Substrat bzw. Chip. Auf diese Weise ist der piezoelektrische Energiewandler als piezoelektrischer Mikroenergiewandler geschaffen, der sehr kompakt ausgebildet sein kann. Der piezoelektrische Mikroenergiewandler ist auf besonders einfache Weise in einen Reifen integrierbar.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektrodenstrukturen und die piezoelektrische Struktur Schichten und/oder Balken. Die Piezostruktur kann als Membranstruktur ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Trägerschicht zwischen einer Elektrodenstruktur beziehungsweise Elektrodenschicht einerseits und dem Träger und der Aussparung andererseits erzeugt. Die Trägerschicht kann sich über die eine Elektrodenstruktur hinaus erstrecken. Auf diese Weise können die Trägerschicht hinsichtlich mechanischer Eigenschaften und die Membranstruktur hinsichtlich piezoelektrischer Eigenschaften optimiert sein.
  • Der erfindungsgemäße piezoelektrische Mikroenergiewandler kann besonders vorteilhaft zur Energie- und/oder Leistungsversorgung mindestens einer auf der Innenseite des Reifenlatsches angeordneten, elektrische Bauelemente aufweisenden Einrichtung verwendet werden.
  • Eine weitere Verwendung ist die zur elektrischen Energie- und/oder Leistungsversorgung eines Reifendruck- Kontrollsystems zur Überwachung und/oder Steuerung von physikalischen Größen eines Reifen-Fahrbahn-Systems.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Reifendruck-Kontrollsystem auf der Innenseite des Reifenlatsches angeordnet. Auf diese Weise kann eine Drahtverbindung zwischen piezoelektrischem Energiewandler und Reifendruck-Kontrollsystem bereitgestellt werden. Funksysteme können vermieden werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der piezoelektrische Mikroenergiewandler zur Messung von Druck und Temperatur in dem Reifenlatsch zugeordneten Autoreifen verwendet. Alternativ oder kumulativ kann ebenso das Senden von Messergebnissen an eine Kontrolleinheit, beispielsweise außerhalb des Reifens ausgeführt werden. Messen und Senden können jeweils in Intervallen ausgeführt werden. Die Messintervalle beziehungsweise Sendeintervalle können im Vergleich zum Stand der Technik länger sein.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Reifendruck-Kontrollsystems;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Reifendruck-Kontrollsystems;
  • 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroenergiewandlers;
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroenergiewandlers;
  • 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroenergiewandlers.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Reifendruck-Kontrollsystems (TTC = Total Tire Control) von der Firma BI-automotive. Dabei ist ein Reifendruck-Kontrollsystem 21 über ein Ventil 25 an einer Felge 27 befestigt. Die Energie wird von einer Batterie bereitgestellt und begrenzt auf diese Weise die Betriebsdauer dieses herkömmlichen Reifendruck-Kontrollsystems 21.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Reifendruck-Kontrollsystems 21. Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Reifendruck-Kontrollsystem 21 nicht mehr auf der Felge, sondern direkt auf der Innenseite eines Reifenlatsches 13 positioniert. Auf diese Weise ist es möglich, neben Druck und Temperatur, ebenso die physikalischen Eigenschaften zwischen Reifen und Fahrbahn zu erfassen und derartige Daten für die Fahrdynamik verwendbar zu machen. Eine derartig erhöhte Leistungsfähigkeit des Systems bewirkt gleichzeitig ein größeres Mess- beziehungsweise Sendeintervall und damit eine wesentlich geringere Betriebsdauer, aufgrund der begrenzten Energiemenge der Batterie.
  • 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mirkoenergiewandlers. Die Realisierung des Mikroenergiewandlers 1 erfolgt typischerweise in mikro-elektro-mechanischer System (MEMS-)Technologie. Als Grundlage dient ein Siliziumwafer, auf dem die funktionalen Schichten, Elektrodenschichten 3 und piezoelektrische Schicht 5, abgeschieden und strukturiert werden. Im Anschluss wird durch rückseitiges Wegätzen des Siliziumbasismaterials und Erzeugen einer Aussparung 7 die Piezostruktur 11 erzeugt. Bezugszeichen 1 zeigt den gesamten piezoelektrischen Energiewandler. Bezugszeichen 3 bezeichnet die Elektrodenstruktur, die gemäß 3 als Elektrodenschichten 3 erzeugt sind. Zwischen der oberen Elekrodenschicht 3 und der unteren Elekrodenschicht 3 ist eine piezoelektrische Schicht 5 als piezoelektrische Struktur 5 bereitgestellt. Alle drei Schichten bilden eine dynamisch auslenkbare Piezostruktur 11 aus, die gemäß 3 als Membranstruktur 11 bereitgestellt ist. Die dynamisch auslenkbare Membranstruktur 11 wird von dem Wafer als Träger 9, der ein Bulk-Material aufweist, getragen. Die dynamisch auslenkbare Membranstruktur 11 ist über der Aussparung 7 des Trägers 9 aufgespannt. Zwischen den beiden Elektrodenschichten 3 und der piezoelektrischen Schicht 5 einerseits und dem Träger 9 und der Aussparung 7 andererseits kann optional eine Trägerschicht 23 ausgebildet sein. Die Membranstruktur 11 ist derart schwingfähig bereitgestellt, dass diese dynamisch ausgelenkt werden kann und auf diese Weise elektrische Energie und/oder elektrische Leistung für einen elektrischen Verbraucher bereitgestellt werden kann, der an der oberen Elektrodenschicht 3 und an der unteren Elekrodenschicht 3 elektrisch angeschlossen ist. Gemäß dem MEMS-Verfahren ist der Träger 9 als Wafer bereitgestellt, der beispielsweise Silizium oder SOI aufweist. Die Elektrodenschichten 3 können beispielsweise Pt, Ti, Pt/Ti aufweisen. Die piezoelektrische Schicht 11 kann beispielsweise PZT, AIN, PTFE aufweisen. Die optionale Trägerschicht 23 kann beispielsweise Si, Poly-Si, SiO2, Si3N4 aufweisen.
  • 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele jeweils eines an einen Reifenlatsch 13 angekoppelten piezoelektrischen Mikroenergiewandlers 1. Die Verformung des Reifenlatsches 13 beziehungsweise die einwirkende mechanische Kraft im Moment des Fahrbahnkontakts, muss in die Membranstruktur 11 beziehungsweise Piezostruktur 11 eingekoppelt werden. Es sind verschiedene Kopplungsmöglichkeiten ausführbar, und zwar das direkte Aufkleben einer Membranstruktur 11 auf die Innenseite des Reifenlatsches 13; die starre Ankopplung der Piezostruktur beziehungsweise Membranstruktur 11 über einen Festkörper 15, beispielsweise eine Kugel; oder die flexible Ankopplung der Membranstruktur beziehungsweise Piezostruktur 11 über ein Fluid, beispielsweise geeignete Ankopplungsflüssigkeiten 17 oder ein Ankopplungsgas 19 wie Stickstoff und dergleichen.
  • 4 und 5 weisen identische piezoelektrische Mikroenergiewandler 1 mit verschiedenen Ankopplungen auf. Zu 3 gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der 4 und 5 glei che Elemente. Die verwendeten Materialien können denen gemäß 3 verwendeten Materialien entsprechen.
  • 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer starren Ankopplung. Die praktische Realisierung der starren Ankopplung des piezoelektrischen Energiewandlers 1 an die innere Seite des Reifenlatsches 13 gestaltet sich beispielsweise wie in 4 dargestellt. Der Mikroenergiewandler 1 wird fest mit dem Reifenlatsch 13 verklebt. Die Kraftübertragung erfolgt starr, beispielsweise mittels einer Kunststoffkugel 15. Auf diese Weise überträgt sich die mechanische Verformung des Reifenlatsches 13 bei Fahrbahnkontakt mittels der festen Ankopplungsmasse 15 direkt auf die piezoelektrische Membranstruktur 11.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mechanischen Ankopplung eines Ankoppelgases 19, das eine flexible Kopplung bewirkt. Die praktische Realisierung der nicht starren beziehungsweise flexiblen Ankopplung des piezoelektrischen Mikroenergiewandlers 1 an die innere Seite des Reifenlatsches 13 gestaltet sich beispielsweise wie in 5 dargestellt. Der Mikroenergiewandler 1 wird fest mit dem Reifenlatsch 13 verklebt. Die Kraftübertragung erfolgt flexibel, beispielsweise mittels Luft. Auf diese Weise überträgt sich die mechanische Verformung des Reifenlatsches 13 bei Fahrbahnkontakt mittels eines Ankoppelgases 19 direkt auf die piezoelektrische Membranstruktur 11. Bei der nicht starren beziehungsweise flexiblen Kopplung besteht der Vorteil, dass unerwartete mechanische Belastungsspitzen besser ausgeglichen werden können, da das Ankoppelfluid sich ebenso verformt. Ebenso wirkt die flexible Ankopplung eher flächenförmig. Als Alternative zum Ankoppelgas 19 kann ebenso eine Ankoppelflüssigkeit 17 verwendet werden.

Claims (14)

  1. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) mit einer zwei Elektrodenstrukturen (3) und eine piezoelektrische Struktur (5) aufweisenden, in eine und/oder aus einer Aussparung (7) eines Trägers (9) dynamisch auslenkbaren Piezostruktur (11) zur Wandlung von mechanischer Energie und/oder Leistung in elektrische Energie und/oder Leistung und/oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezostruktur (11) mechanisch an eine Innenseite eines Reifenlatsches (13) gekoppelt ist.
  2. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Energiewandler (1) mittels des Trägers (9) direkt auf die Innenseite des Reifenlatsches (13) befestigt, beispielsweise aufgeklebt ist.
  3. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) der Reifenlatsch (13) ist und die Aussparung (7) im Reifenlatsch (13) erzeugt ist.
  4. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Energiewandler (1) mittels einer zwischen Piezostruktur (11) und Innenseite des Reifenlatsches (13) angeordneten festen Ankopplungsmasse (15) starr an die Innenseite des Reifenlatsches (13) angekoppelt ist.
  5. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Energiewandler (1) mittels einer zwischen Piezostruktur (11), Träger (9) und Innenseite des Reifenlatsches (13) eingebrachten Ankoppelflüssigkeit (17) starr an die Innenseite des Reifenlatsches (13) angekoppelt ist.
  6. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Energiewandler (1) mittels eines zwischen Membranstruktur (11), Träger (9) und Innenseite des Reifenlatsches (13) eingebrachten Ankoppelgases (19) flexibel an die Innenseite des Reifenlatsches (13) angekoppelt ist.
  7. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) ein Wafer, insbesondere Si-Wafer, ist.
  8. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Mikroenergiewandler (1) als Mikro-Elektro-Mechanisches-System (MEMS) erzeugt wurde.
  9. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrukturen (3) und die piezoelektrische Struktur (5) Schichten und/oder Balken sind und/oder die Piezostruktur (11) eine Membranstruktur ist.
  10. Piezoelektrischen Mikroenergiewandler (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Elektrodenstruktur (3) einerseits und dem Träger (9) und der Aussparung (7) andererseits eine Trägerschicht (23) erzeugt ist.
  11. Verwendung eines Piezoelektrischen Mikroenergiewandlers (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, zur elektrischen Energie- und/oder Leistungsversorgung mindestens einer auf der Innenseite des Reifenlatsches (13) an geordneten, elektronische Bauelemente aufweisenden Einrichtung.
  12. Verwendung eines piezoelektrischen Mikroenergiewandlers (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, zur elektrischen Energie- und/oder Leistungsversorgung eines Reifendruckkontrollsystems (21) zur Überwachung und/oder Steuerung von physikalischen Größen eines Reifen-Fahrbahn-Systems.
  13. Verwendung eines piezoelektrischen Mikroenergiewandlers (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifendruckkontrollsystem (21) auf der Innenseite des Reifenlatsches (13) angeordnet ist.
  14. Verwendung eines piezoelektrischen Mikroenergiewandlers (1) nach Anspruch 12 oder 13, zur Messung von Druck und Temperatur in dem Reifenlatsch (13) zugeordneten Autoreifen und/oder zum Senden der Messergebnisse an eine Kontrolleinheit jeweils in Intervallen.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011012403A1 (de) * 2009-07-27 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelektrischer energiewandler zum umwandeln von mechanischer energie in elektrische energie mit hilfe eines fluidstroms, verfahren zum umwandeln von mechanischer energie in elektrische energie unter verwendung des energiewandlers und verwendung des verfahrens
CN102069686A (zh) * 2010-12-14 2011-05-25 吉林大学 基于有机压电材料的汽车轮胎监测装置
DE102010040238A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Hochintegriertes piezoelektrisches Energieversorgungsmodul
DE102010040220A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur gepulsten direktmechanischen Anregung eines Piozobalkengenerators
WO2013076270A1 (de) * 2011-11-25 2013-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Drucksensorelement
DE102013103354A1 (de) 2013-04-04 2014-10-09 Hosni Fathi Shafie Ahmed Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Energie
US11562605B2 (en) 2019-11-12 2023-01-24 Tdk Corporation Tire sidewall temperature sensing systems and methods

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19522269A1 (de) * 1995-06-20 1997-01-02 Continental Ag Vorrichtung zum Ermitteln und Aufaddieren der Umdrehungen eines Reifens
EP1614552A1 (de) * 2004-07-09 2006-01-11 Société de Technologie Michelin Brückenförmige Halterung für elektromechanische Wandler in Reifen
DE102004031810A1 (de) * 2004-07-01 2006-01-26 Continental Aktiengesellschaft System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten
EP1650057A2 (de) * 2004-10-20 2006-04-26 Société de Technologie Michelin System und Verfahren zur Erzeugung elektrischer Leistung aus der mechanischen Energie eines drehenden Reifens
DE102005000996A1 (de) * 2005-01-07 2006-07-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul sowie Luftreifen mit Reifenmodul
DE102005018867A1 (de) * 2005-04-22 2006-10-26 Siemens Ag Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler
EP1796251A1 (de) * 2004-08-11 2007-06-13 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Elektrische stromerzeugungseinrichtung und reifen damit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19522269A1 (de) * 1995-06-20 1997-01-02 Continental Ag Vorrichtung zum Ermitteln und Aufaddieren der Umdrehungen eines Reifens
DE102004031810A1 (de) * 2004-07-01 2006-01-26 Continental Aktiengesellschaft System zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Komponenten
EP1614552A1 (de) * 2004-07-09 2006-01-11 Société de Technologie Michelin Brückenförmige Halterung für elektromechanische Wandler in Reifen
EP1796251A1 (de) * 2004-08-11 2007-06-13 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Elektrische stromerzeugungseinrichtung und reifen damit
EP1650057A2 (de) * 2004-10-20 2006-04-26 Société de Technologie Michelin System und Verfahren zur Erzeugung elektrischer Leistung aus der mechanischen Energie eines drehenden Reifens
DE102005000996A1 (de) * 2005-01-07 2006-07-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul sowie Luftreifen mit Reifenmodul
DE102005018867A1 (de) * 2005-04-22 2006-10-26 Siemens Ag Piezoelektrischer Mikro-Power Wandler

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011012403A1 (de) * 2009-07-27 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelektrischer energiewandler zum umwandeln von mechanischer energie in elektrische energie mit hilfe eines fluidstroms, verfahren zum umwandeln von mechanischer energie in elektrische energie unter verwendung des energiewandlers und verwendung des verfahrens
DE102010040238A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Hochintegriertes piezoelektrisches Energieversorgungsmodul
DE102010040220A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur gepulsten direktmechanischen Anregung eines Piozobalkengenerators
DE102010040220B4 (de) * 2010-09-03 2012-04-26 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur gepulsten direktmechanischen Anregung eines Piozobalkengenerators
DE102010040238B4 (de) * 2010-09-03 2012-05-03 Siemens Aktiengesellschaft Hochintegriertes piezoelektrisches Energieversorgungsmodul
CN102069686A (zh) * 2010-12-14 2011-05-25 吉林大学 基于有机压电材料的汽车轮胎监测装置
WO2013076270A1 (de) * 2011-11-25 2013-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Drucksensorelement
DE102013103354A1 (de) 2013-04-04 2014-10-09 Hosni Fathi Shafie Ahmed Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Energie
US11562605B2 (en) 2019-11-12 2023-01-24 Tdk Corporation Tire sidewall temperature sensing systems and methods

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