DE102008029534A1

DE102008029534A1 - Tire module for use in tire monitoring system for detecting e.g. tire pressure, of motor vehicle, has flexible element fastened to upper module part by bracket and deformed through mechanical interaction with lower module part

Info

Publication number: DE102008029534A1
Application number: DE102008029534A
Authority: DE
Inventors: Sighard Dr. Schräbler; Stefan Kammann; Markus Neumann; Kai Schade; Wolfgang Käfer; Georg Halasy-Wimmer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2008-06-21
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2028-06-22
Also published as: DE102008029534B4

Abstract

The module has a piezo electric transducer with a flexible element i.e. piezo electric bimorph (1), which is coupled with a piezo electric material. An upper module part (6) i.e. upper frame, and a lower module part (7) i.e. lower frame, move with respect to each other in a direction of approximation. The flexible element is fastened to the part (6) by a bracket (2) and is deformed through mechanical interaction with the part (7) in the direction of approximation during movement of the two module parts. A guide element (12) is arranged at the module parts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reifenmodul gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie dessen Verwendung in einem Reifendrucküberwachungssystem.The The invention relates to a tire module according to the preamble of claim 1 and its use in a tire pressure monitoring system.

In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Vorrichtungen eingesetzt, die Defekte und Fehlfunktionen verschiedener Bereiche im Kraftfahrzeug frühzeitig erkennen und dem Fahrer melden. Dazu gehört beispielsweise die Erfassung des Reifenluftdrucks, um Defekte oder Unfälle, welche auf einen zu niedrigen Reifenluftdruck zurückzuführen sind, zu vermeiden. Bei vielen der bereits für diesen Zweck eingesetzten Systeme ist jeweils ein Reifenmodul an jedem Rad, insbesondere im Inneren des Reifens, angeordnet. Ein Reifenmodul umfasst meist mindestens einen Sensor zur Erfassung eines Reifenparameters, insbesondere des Reifenluftdrucks, sowie eine Sendeeinheit und gegebenenfalls eine zugeordnete Auswerteelektronik. Die Versorgung der elektronischen Komponenten mit elektrischer Energie kann beispielsweise durch eine Batterie, einen Mikrogenerator mit piezoelektrischem Element oder eine Transponderspule erfolgen oder auch durch eine Kombination von mindestens zwei dieser Elemente.In modern motor vehicles are increasingly used devices, the defects and malfunctions of different areas in the motor vehicle recognize early and report to the driver. This includes For example, the detection of the tire air pressure to defects or Accidents due to low tire air pressure are due to avoid. In many the systems already used for this purpose is respectively a tire module on each wheel, especially inside the tire, arranged. A tire module usually comprises at least one sensor for detecting a tire parameter, in particular the tire air pressure, as well as a transmitting unit and optionally an associated evaluation. The supply of electronic components with electrical energy For example, by a battery, a microgenerator with piezoelectric element or a transponder coil or also by a combination of at least two of these elements.

Bei der Verwendung eines Mikrogenerators zur Energieversorgung eines Reifenmoduls, welches im Reifeninneren angebracht ist, ist es zweckmässig, wenn der Mikrogenerator derart ausgestaltet ist, dass er den Belastungen mindestens während der gesamten Lebensdauer des Reifens standhält. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Mikrogenerator mit den übrigen Komponenten, wie z. B. den Bauteilen, ein kompaktes Modul bildet.at the use of a microgenerator to power a Tire module, which is mounted inside the tire, it is expedient if the microgenerator is designed such that it the loads at least throughout the life of the tire withstand. It is advantageous if the microgenerator with the other components, such. As the components, a forming a compact module.

Die DE 10 2004 031 810 A1 beschreibt ein Reifenkontrollsystem, welches über ein piezoelektrisches Element, das innerhalb des Reifens angeordnet ist, elektrische Energie erzeugt.The DE 10 2004 031 810 A1 describes a tire control system which generates electrical energy via a piezoelectric element disposed within the tire.

Die DE 10 2005 000 996 A1 sieht vor, dass ein Federelement eines Reifenmoduls als Stab-, Torsions- oder Blattfeder ausgebildet ist. An einem nicht eingespannten Ende des Federelementes ist eine seismische Masse angeordnet, die durch das Abrollen des Reifens mit einem Impuls beaufschlagt wird. Durch die Lagerung der seismischen Masse an dem Federelement entsteht ein Feder-Masseschwinger, der im Gegensatz zu herkömmlichen piezoelektrischen Energiewandlern einen erhöhten Wirkungsgrad hat. Zur Erzielung einer kompakten Bauweise ist ein piezoelektrisches Element unmittelbar auf dem Federelement befestigt, so dass eine Auslenkung des Federelementes zu einer Dehnung oder Stauchung der piezoelektrischen Schicht führt, so dass an den entsprechenden Kontaktflächen eine elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Eine Schwingung wird dadurch erzeugt, dass das Reifenmodul sich während des Abrollens bei jedem Lastdurchtritt auf einer geraden Bahn bewegt, während es sich nach dem Latschaustritt auf einer Kreisbahn bewegt. Während der Kreisbahn wirkt die Zentrifugalkraft auf die seismische Masse, im Latsch ist sie idealerweise kraftfrei. Durch die Zentrifugalkraft wird der Feder-Masse-Schwinger ausgelenkt und strebt im Latsch die Rückkehr in seine Ruhelage an. Es kommt zu Über- und Nachschwingungen, wodurch sich die seismische Masse auch während der Phasen konstanter Kraft, also zwischen den Übergängen, in Bewegung ist. Die hohe Beweglichkeit eines solchen Feder-Masseschwingers birgt jedoch die Gefahr einer erhöhten Zerstörungsanfälligkeit, z. B. durch Materialermüdung oder durch plötzlich auftretende, starke Kräfte, wie sie z. B. bei Bordsteinkantenüberfahrt o. ä. auftreten können.The DE 10 2005 000 996 A1 provides that a spring element of a tire module is designed as a rod, torsion or leaf spring. At a non-clamped end of the spring element, a seismic mass is arranged, which is acted upon by the rolling of the tire with a pulse. The storage of the seismic mass on the spring element results in a spring mass oscillator, which has an increased efficiency in contrast to conventional piezoelectric energy converters. To achieve a compact design, a piezoelectric element is mounted directly on the spring element, so that a deflection of the spring element leads to an expansion or compression of the piezoelectric layer, so that at the corresponding contact surfaces, an electrical voltage can be tapped. A vibration is generated by the tire module moving on a straight path during the unwinding at each load pass, while traveling in a circular path after the lint exit. During the circular path, the centrifugal force acts on the seismic mass, in latsch it is ideally free of force. Due to the centrifugal force of the spring-mass oscillator is deflected and strives in Latsch to return to its rest position. There are over- and reverberations, whereby the seismic mass is in motion even during the phases of constant force, ie between the transitions. However, the high mobility of such a spring mass oscillator involves the risk of increased susceptibility to damage, eg. B. by material fatigue or sudden, strong forces, such as z. B. curb crossing o. Ä. Can occur.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Reifenmodul mit einem piezoelektrischen Wandler zur Anbringung im Inneren eines Reifens bereitzustellen. Dabei soll das Reifenmodul möglichst kompakt sein und einen guten Schutz gegen Zerstörung des piezoelektrischen Wandlers bieten. Außerdem soll der Aufbau des Reifenmoduls mit piezoelektrischem Wandler eine ausreichende Gewinnung elektrischer Energie zur Versorgung zumindest eines Teiles der Komponenten des Reifenmoduls ermöglichen.outgoing From this prior art, the invention is based on the object an alternative tire module with a piezoelectric transducer for mounting inside a tire. It should the tire module as compact as possible and a good Protection against destruction of the piezoelectric transducer Offer. In addition, the structure of the tire module with piezoelectric Transducer sufficient electrical energy to supply allow at least a portion of the components of the tire module.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Reifenmodul gemäß Anspruch 1 gelöst.These Task is inventively by the tire module solved according to claim 1.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Reifenmodul zweiteilig auszuführen, wobei das erste und das zweite Modulteile aufeinander gesetzt oder ineinander gesteckt sind und sich relativ zueinander in zumindest einer Richtung aufeinander zu bewegen lassen. Bei einer solchen Bewegung aufeinander zu wird das Biegeelement des piezoelektrischen Wandlers, welches mittels einer oder mehrerer Einspannvorrichtungen an dem zweiten Modulteil angebracht ist, durch mechanische Wechselwirkung mit dem ersten Modulteil verformt. Durch das piezoelektrische Material des Wandlers wird die Verformungsenergie in elektrische Energie umgewandelt.Of the Invention is based on the idea, the tire module in two parts perform, wherein the first and the second module parts put on each other or put together and are relative let each other move towards each other in at least one direction. In such a movement toward each other, the bending element the piezoelectric transducer, which by means of one or more clamping devices attached to the second module part, by mechanical interaction deformed with the first module part. By the piezoelectric material of the converter, the deformation energy into electrical energy transformed.

Bevorzugt wird der piezoelektrische Wandler bzw. das piezoelektrische Material über die Einspannvorrichtung(en) elektrisch kontaktiert. Dies ist vorteilhaft, da sich die Einspannvorrichtung(en) relativ zum Modul(teil) nicht bewegt/bewegen. Elektrische Kontaktierungen an anderen Stellen hingegen können durch die Relativbewegung mit der Zeit zerstört werden.Prefers The piezoelectric transducer or the piezoelectric material via electrically contacting the clamping device (s). This is advantageous because the clamping device (s) relative to the module (part) not moves / move. Electrical contacts in other places, however, can be destroyed by the relative movement with time.

Um eine kontrollierte Relativbewegung der beiden Modulteile zu erreichen, ist bevorzugt an zumindest einem der beiden Modulteile ein Führungselement angeordnet, welches die beiden Modulteile relativ zueinander in der Annäherungsrichtung führt. So wird z. B. eine Verscherung der beiden Modulteile verhindert, welche zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Biegebalkens führen kann. Um eine stabile Führung zu erreichen, ist besonders bevorzugt an jedem Modulteil ein Führungselement angeordnet. Bei einer dosenförmigen Ausführung des zweiteiligen Reifenmoduls sind die Führungselemente an dem ersten und zweiten Modulteil ganz besonders bevorzugt in Form von ineinander passenden Rändern ausgeführt. Dies gewährleistet eine hohe Stabilität gegenüber Parallelverschiebungen der Modulteile bei einfacher Konstruktion.In order to achieve a controlled relative movement of the two module parts, is preferred to arranged at least one of the two module parts, a guide element, which guides the two module parts relative to each other in the direction of approach. So z. B. prevents a shearing of the two module parts, which can lead to damage or destruction of the bending beam. In order to achieve a stable guidance, a guide element is particularly preferably arranged on each module part. In a can-shaped embodiment of the two-part tire module, the guide elements on the first and second module parts are most preferably designed in the form of mating edges. This ensures a high stability against parallel displacements of the module parts with a simple construction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifenmoduls ist an dem ersten Modulteil mindestens ein Verformelement angeordnet, welches das Biegeelement bei einer Bewegung der beiden Modulteile relativ zueinander durch mechanische Wechselwirkung verformt. Bei geeigneter Wahl des Materials und/oder der Formgebung des Verformelements wird so eine Beschädigung des Biegeelements durch die mechanischer Wechselwirkung mit dem ersten Modulteil vermieden.According to one preferred embodiment of the invention Tire module is at the first module part at least one deformation element arranged, which the bending element during a movement of the two Module parts deformed relative to each other by mechanical interaction. With a suitable choice of the material and / or the shape of the deformation element Thus, a damage of the bending element by the mechanical Interaction with the first module part avoided.

Um ein Auseinandernehmen des Reifenmoduls in seine beiden Teile zu ermöglichen, was z. B. im Fall eines Austausches einer der beiden Modulteile notwendig ist, liegt das Biegeelement bevorzugt lose auf dem Verformelement auf. Das Biegelement ist also nicht mit dem ersten Modulteil verbunden.Around disassembly of the tire module into its two parts allow what z. B. in the case of an exchange the two module parts is necessary, the bending element is preferably loose on the deformation element. The Biegelement is not so with the first module part connected.

Bevorzugt ist ein Dämpfungselement zwischen den beiden Modulteilen angeordnet. Dieses federt die Bewegung der Modulteile gegeneinander ab und ersetzt z. B. eine Führung an den Modulteilen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Dämpfungselement um einen Silikonschaum, da dieser belastbar ist und kostengünstig hergestellt werden kann. Vorteilhafterweise ist zwischen den beiden Modulteilen ein Dämpferelement aus Silikonschaum in Form des Randes der Grundfläche des Reifenmoduls eingelegt, um bei einfachem Aufbau einen Slip-Stick-Effekt zu vermeiden.Prefers is a damping element between the two module parts arranged. This springs the movement of the module parts against each other and replaced z. B. a guide on the module parts. Especially Preferably, the damping element is a Silicone foam, as this is resilient and cost-effective can be produced. Advantageously, between the two Module parts a damper element made of silicone foam in shape the edge of the base of the tire module is inserted, to avoid a slip-stick effect with a simple construction.

Um das Biegeelement auf der Seite des zweiten Modulteils zu schützen, ist bevorzugt ein Dämpferelement an dem zweiten Modulteil angeordnet, wobei das Dämpferelement im Wesentlichen gegenüber dem an dem ersten Modulteil angeordneten Verformelement positioniert ist, und das Biegeelement verläuft zumindest teilweise zwischen Verformelement und Dämpferelement. So wird die Stelle des Biegeelements, an welcher die mechanische Wechselwirkung zwischen Biegeelement und Verformelement auftritt, auf der anderen Seite des Biegeelements gestützt. Aus den oben bereits genannten Gründen han delt es sich bei dem Dämpfungselement besonders bevorzugt um einen Silikonschaum.Around to protect the bending element on the side of the second module part, is preferably a damper element on the second module part arranged, wherein the damper element substantially opposite positioned the arranged on the first module part deformation element is, and the bending element is at least partially between deformation element and damper element. So will the Position of the bending element, at which the mechanical interaction between bending element and deformation element occurs, on the other Supported side of the bending element. From the above already mentioned reasons it is special in the damping element preferably a silicone foam.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist an dem einen (z. B. zweiten) Modulteil eine seismische Masse angeordnet, um so die Relativbewegung der Modulteil zu verstärken und eine Abbremsung der Relativbewegung durch Reibungsverluste zwischen den Modulteilen zu kompensieren. Die seismische Masse unterstützt im Wesentlichen eine Bewegung der beiden Modulteile relativ zueinander in der Annäherungsrichtung. Hierdurch wird die Energieausbeute des Wandlers erhöht. Die seismische Masse ist besonders bevorzugt an einer dem anderen (z. B. ersten) Modulteil abgewandten Seite angebracht, damit trotz möglichst geringen Abmessungen des Reifenmoduls keine Behinderung durch Platzmangel bei der Annährung von erstem und zweiten Modulteil entsteht.According to one Further development of the invention is on the one (eg second) module part arranged a seismic mass, so as to prevent the relative movement of Reinforce module part and a deceleration of the relative movement compensate by friction losses between the module parts. The seismic mass essentially supports a movement the two module parts relative to each other in the direction of approach. This increases the energy yield of the converter. The seismic mass is particularly preferred on one another (For example, first) module side facing away, so that despite As small as possible dimensions of the tire module no hindrance due to lack of space when approaching the first and second Module part is created.

Bevorzugt umfasst die seismische Masse mindestens ein elektronisches Bauelement des Reifenmoduls, besonders bevorzugt umfasst sie alle elektronischen Bauelemente des Reifenmoduls, welche nicht direkt mit dem Biegebalken verbunden sind. Hierdurch wird ein Teil der Reifenmodulmasse selbst als seismische Masse verwendet. Die Masse des Reifenmoduls wird also nicht durch eine seismische Blindmasse vergrößert. Ein möglichst geringes Gewicht des Reifenmoduls ist z. B. notwendig, um keine Unwucht in den Reifen einzubringen. Elektronische Bauelemente, welche zur Anordnung als seismische Masse ganz besonders bevorzugt sind, sind eine Leiterplatte und/oder eine Batterie und/oder ein Sensorelement und/oder ein Sender.Prefers the seismic mass comprises at least one electronic component of the tire module, more preferably it includes all electronic ones Components of the tire module which are not directly connected to the bending beam are connected. As a result, a part of the tire module mass itself as used seismic mass. The mass of the tire module is so not enlarged by a seismic dummy mass. The lowest possible weight of the tire module is z. B. necessary to bring any imbalance in the tire. Electronic Components, which is most preferred for placement as a seismic mass are a printed circuit board and / or a battery and / or a Sensor element and / or a transmitter.

Das Reifenmodul wird bevorzugt auf der Innenseite des Reifens im Bereich der Lauffläche angebracht, da die hier wir kenden Kräfte bei Latscheintritt und -austritt am größten sind. Besonders bevorzugt wird hierfür das erste Modulteil an dem Reifen befestigt, da das Biegeelement nicht mit diesem verbunden ist. So kann im Fall eines Austauschs des Biegeelements das erste Modulteil im Reifen verbleiben.The Tire module is preferred on the inside of the tire in the area attached to the tread, since the here we kenden forces are the largest at Latscheintritt and exit. Particularly preferred for this purpose is the first module part attached to the tire, since the flexure is not connected to this is. Thus, in the case of an exchange of the bending element, the first Module part remain in the tire.

Bevorzugt ist die seismische Masse an dem zweiten Modulteil angeordnet, an welchem auch das Biegeelement befestigt ist. Hierdurch sind wesentliche Komponenten des Reifenmoduls in demselben (zweiten) Modulteil zusammengefasst, und können so z. B. bei Bedarf einfach gemeinsam ausgetauscht werden.Prefers the seismic mass is arranged on the second module part, at which also the bending element is attached. This is essential Components of the tire module are combined in the same (second) module part, and can so z. B. simply be replaced if necessary together.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifenmoduls umfasst dieses mindestens ein Anschlagelement, welches die Bewegung der beiden Modulteile relativ zueinander in mindestens einer Richtung begrenzt. Hierdurch werden z. B. übermäßige Verformungen des Biegeelementes vermieden. Besonders bevorzugt wird die Bewegung in der Annäherungsrichtung durch ein Anschlagelement begrenzt, damit es bei Bewegung der Modulteile aufeinander zu, zu keinem Bruch des Biegeelementes kommen kann. Alternativ oder zusätzlich wird die Bewegung der beiden Modulteile in der Richtung entgegengesetzt zur Annäherungsrichtung durch ein Anschlagelement begrenzt, um ein Lösen des zweiten Modulteiles von dem ersten Modulteil zu verhindern.According to a further preferred embodiment of the tire module according to the invention, this comprises at least one stop element which limits the movement of the two module parts relative to one another in at least one direction. As a result z. B. avoided excessive deformation of the flexure. Especially before given to the movement in the direction of approach is limited by a stop element, so that it can come to each other on movement of the module parts to no breakage of the bending element. Alternatively or additionally, the movement of the two module parts in the direction opposite to the direction of approach is limited by a stop element in order to prevent a detachment of the second module part from the first module part.

Das Reifenmodul ist bevorzugt in Form einer Dose ausgeführt, wobei ein Modulteil dem Dosenboden und der andere Modulteil dem Dosendeckel entspricht, wobei das Biegeelement im Inneren des Reifenmoduls angeordnet ist. Hierdurch wird ein kompaktes Reifenmodul bei gleichzeitig gutem Schutz des Biegeelements erreicht. Die Form der Dosengrundfläche ist dabei beliebig, jedoch ist eine einfache geometrische Form, wie z. B. runde oder ovale oder rechteckige oder quadratische Grundfläche, aufgrund der einfacheren Fertigung vorteilhaft.The Tire module is preferably designed in the form of a can, one module part of the bottom of the can and the other part of the module Can lid corresponds with the flexure inside the tire module is arranged. This will be a compact tire module at the same time achieved good protection of the bending element. The shape of the can base is arbitrary, but is a simple geometric shape, such as B. round or oval or rectangular or square base, due the easier production advantageous.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Annäherungsrichtung der beiden Modulteile im Wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche des Reifenmoduls, um Querkräfte auf das Biegeelement möglichst gering zu halten, wobei die Grundflächen der beiden Modulteile im wesentlichen parallel sind und die Grundfläche eines Modulteils der Grundfläche des Reifenmoduls entspricht.According to one Development of the invention is the approach direction the two module parts substantially perpendicular to the base the tire module to lateral forces on the bending element as possible low, with the base areas of the two module parts are essentially parallel and the footprint of a Module part of the base of the tire module corresponds.

Um Materialkosten und Bauraum einzusparen, ist bevorzugt das piezoelektrische Material über die Einspannvorrichtung(en) des Biegeelements elektrisch kontaktiert.Around To save material costs and space is preferably the piezoelectric Material via the clamping device (s) of the bending element electrically contacted.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifenmoduls ist das Reifenmodul zweiteilig ausgeführt, wobei ein erstes und ein zweites Modulteil aufeinander gesetzt oder ineinander gesteckt sind und wobei die beiden Modulteile durch mindestens ein Führungselement, welches an zumindest einem der beiden Modulteile angeordnet ist, relativ zueinander geführt werden, so dass die beiden Modulteile durch eine bei Fahrt im Reifen wirkende Beschleunigungsänderung im Wesentlichen in einer Richtung gegeneinander bewegt werden, und wobei das zweite Modulteil mittels mindestens einer Einspannvorrichtung mit dem Biegeelement verbunden ist, wobei bei einer Bewegung der beiden Modulteile gegeneinander das Biegeelement, insbesondere durch ein am ersten Modulteil angeordnetes Verformelement, verformt wird.According to one Another preferred embodiment of the invention Tire module, the tire module is made in two parts, wherein a first and a second module part placed on each other or are inserted into each other and wherein the two module parts by at least a guide element, which on at least one of the two Module parts is arranged to be guided relative to each other, so that the two module parts by a driving in the tire acting Acceleration change substantially in one direction be moved against each other, and wherein the second module part by means of at least one clamping device connected to the bending element is, with a movement of the two module parts against each other the bending element, in particular by a arranged on the first module part Deformation element, is deformed.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Reifenmoduls ist die kompakte und geschlossene Bauweise des Systems. Diese schützt den Biegebalken zum einen vor äußeren Einflüssen und zum an dern vor übermäßiger Deformation, da eine Verformung des Biegebalkens durch die Relativbewegung der Modulteile und die mechanische Wechselwirkung des Biegebalkens mit dem zweiten Modulteil kontrolliert stattfindet. Das Maß und die Art der Verformung werden durch den Modulaufbau begrenzt.One Advantage of the tire module according to the invention is the compact and closed design of the system. This protects the bending beam on the one hand against external influences and in addition to excessive deformation, because a deformation of the bending beam by the relative movement of the Module parts and the mechanical interaction of the bending beam with the second part of the module takes place in a controlled manner. The measure and the type of deformation is limited by the module structure.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Reifenmoduls in einem Reifendrucküberwachungssystem.The The invention also relates to the use of the tire module in one Tire pressure monitoring system.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below based on figures.

Es zeigen schematischIt show schematically

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifenmoduls, und 1 a first embodiment of a tire module according to the invention, and

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifenmoduls. 2 A second embodiment of a tire module according to the invention.

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifenmoduls. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen symmetrischen Mikrogenerator. Beispielsgemäß wird hierzu ein dosenförmiger Mikrogenerator mit runder Grundfläche vorgeschlagen. Dieser wird im Wesentlichen aus einem unteren Teil 7 und einem oberen Teil 6 gebildet. Die Dose hat am Rand Führungselemente 12, 13, an denen sie auch auseinandergezogen werden kann. Die beiden Modulteile 6 und 7 sitzen durch die Führungen 12 und 13 in- bzw. aufeinander, so dass sich die beiden Teile 6 und 7 relativ zueinander in einer Raumrichtung (durch den Pfeil angegeben) gegeneinander verschieben können. 1 schematically shows a first embodiment of a tire module according to the invention. The first embodiment is a symmetric microgenerator. By way of example, a can-shaped microgenerator with a round base area is proposed for this purpose. This is essentially made of a lower part 7 and an upper part 6 educated. The box has guide elements on the edge 12 . 13 where it can also be pulled apart. The two module parts 6 and 7 sit by the guides 12 and 13 in or on each other, so that the two parts 6 and 7 relative to each other in a spatial direction (indicated by the arrow) can move against each other.

Unterseite 7 des Generators wird beispielsgemäß am Innerliner des Reifens befestigt. Hierzu ist an dem unteren Teil 7 des Reifenmoduls ein Klebefuß 8 angebracht, mit welchem das Reifenmodul am Innerliner befestigt wird. Der obere Teil 6 trägt die Elektronik oder Teile der Elektronik als seismische Masse 9. Hierbei kann es sich z. B. um eine oder mehrere der folgenden Komponenten handeln: eine Platine, einen integrierten Schaltkreis, eine Batterie, einen Sender zur Übertragung von Daten aus dem Reifen an einen Empfänger (z. B. an der Fahrzeugkarosserie), einen Empfänger zum Empfangen von Daten von einem Sender (z. B. an der Fahrzeugkarosserie), einen Sensor oder Reifenzustandssensor (z. B. Drucksensor, Temperatursensor).bottom 7 of the generator is attached according to the example on the inner liner of the tire. This is on the lower part 7 of the tire module an adhesive foot 8th attached, with which the tire module is attached to the innerliner. The upper part 6 carries the electronics or parts of the electronics as a seismic mass 9 , This may be z. For example, a circuit board, an integrated circuit, a battery, a transmitter for transmitting data from the tire to a receiver (eg, on the vehicle body), a receiver for receiving data from a transmitter (eg, on the vehicle body), a sensor or tire condition sensor (eg, pressure sensor, temperature sensor).

Innerhalb des Reifenmoduls befindet sich Biegeelement 1, welches mit piezoelektrischem Material gekoppelt ist oder aus piezoelektrischem Material besteht (z. B. ein Piezo-Bimorph mit Piezokeramik). Das Biegeelement 1 kann beliebig ausgeführt sein, z. B. balkenförmig oder rund. Beispielsgemäß wird ein Biegebalken beschrieben. Biegebalken 1 ist an seinen beiden Enden über zwei Lager 2, 3 mit dem oberen Modulteil 6 verbunden. Biegeelement 1 kann mit oder ohne Vorspannung in den Lagern 2, 3 angebracht sein. Die Lager 2, 3 können einzeln oder als durchgehender Ring ausgebildet sein. Sie sollen möglichst wenig Biegemoment einprägen. Unten berührt Unterschale 7 mit dem Bereich 5 lose das Biegeelement 1. Die Lager 2, 3 dienen zur Befestigung des Biegeelements 1 und optional zur Kontaktierung des piezoelektrischen Materials.Inside the tire module is a bending element 1 which is coupled to piezoelectric material or consists of piezoelectric material (eg a piezo-bimorph with piezoceramic). The bending element 1 can be performed arbitrarily, for. B. bar-shaped or round. According to the example a bending beam is described. bending beam 1 is at its two ends over two camps 2 . 3 with the upper part of the module 6 connected. flexure 1 can with or without preload in the bearings 2 . 3 to be appropriate. Camps 2 . 3 may be formed individually or as a continuous ring. They should impress as little bending moment as possible. Bottom touches lower shell 7 with the area 5 loose the bending element 1 , Camps 2 . 3 serve for fastening the bending element 1 and optionally for contacting the piezoelectric material.

Durch eine Beschleunigungsänderung bei Latscheintritt und/oder Latschaustritt wirken Kräfte auf die beiden Teile 6 und 7 des Reifenmoduls. Die beiden Teile 6 und 7, und damit die Lager 2, 3 und der Bereich 5, verschieben sich gegeneinander, wodurch das piezoelektrische Biegeelement 1 verformt wird. Die dabei erzeugte elektrische Energie kann gespeichert oder zum Betreiben elektrischer Komponenten verwendet werden.Due to an acceleration change in latitude and / or latitude, forces act on the two parts 6 and 7 of the tire module. The two parts 6 and 7 , and with it the camps 2 . 3 and the area 5 , move against each other, causing the piezoelectric bending element 1 is deformed. The generated electrical energy can be stored or used to operate electrical components.

Beispielsgemäß sitzt (in der ungefähren Mitte des Biegeelements 1) gegenüber des Bereichs 5 oberhalb des Biegeelements 1 ein Federdämpfer 4 aus Silikonschaum. Federdämpfer 4 ist beispielsgemäß mit dem Modulteil 6 verbunden.For example, sitting (in the approximate center of the flexure 1 ) opposite the area 5 above the bending element 1 a spring damper 4 made of silicone foam. spring shock absorber 4 is according to the example with the module part 6 connected.

Die Auslenkung (Hub) des Biegeelements 1 wird durch Anschläge 11, 11' in beide Richtungen begrenzt. Beispielsgemäß wird das obere Teil 6 durch Ausformungen 11 auf dem unteren Teil 7 gehalten. In Richtung des unteren Teils 7 (aufeinander zu) wirken die Lager 2, 3 als Anschläge 11'. Der Anschlag 11' soll die Überdehnung der Piezokeramik 1 verhindern und wird auf Grund der großen seismischen Masse 9 bereits bei geringer Fahrgeschwindigkeit wirksam.The deflection (stroke) of the bending element 1 is by stops 11 . 11 ' limited in both directions. For example, the upper part becomes 6 by formations 11 on the lower part 7 held. Towards the lower part 7 (towards each other) the bearings work 2 . 3 as attacks 11 ' , The stop 11 ' should the overstretching of the piezoceramic 1 prevent and is due to the large seismic mass 9 already effective at low driving speed.

Ein Vorteil des symmetrischen Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels liegt darin, dass der „Slip-Stick-Effekt" (Ruckgleiten von gegeneinander bewegten Festkörpern) an der Führung 12, 13 zwischen Teil 6 und 7 vermieden wird. Um die in 1 gezeigte Biegelinie des Biegeelementes 1 zu erreichen, muss jedoch eine besondere Einspannung des Biegebalkens 1 in den Lagerstellen 2 und 3 realisiert werden, die kaum Moment und Querkräfte aufnimmt, weil der Biegebalken 1 ansonsten statisch überbestimmt gelagert ist und die daraus resultierende Belastung zu minderem Energieeintrag, eventuell sogar zur Zerstörung des Biegebalkens 1, führt. Z. B. ist eine einfache Führung vorteilhaft, die ein Gleiten des Bie gebalkens 1 in den Lagerstellen 2 und 3 parallel zur Biegebalkenlänge bzw. Biegeelementfläche ermöglicht.An advantage of the symmetrical construction of the first exemplary embodiment is that the "slip-stick effect" (jerking of mutually moved solids) on the guide 12 . 13 between part 6 and 7 is avoided. To the in 1 shown bending line of the bending element 1 However, a special clamping of the bending beam must be achieved 1 in the storage areas 2 and 3 be realized, which absorbs little moment and shear forces, because of the bending beam 1 otherwise statically overdetermined stored and the resulting burden to less energy input, possibly even the destruction of the bending beam 1 , leads. For example, a simple guide is advantageous, the border of a sliding Bie 1 in the storage areas 2 and 3 parallel to the bending beam length or bending element surface allows.

2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reifenmoduls. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen asymmetrischen Mikrogenerator. Das asymmetrische Ausführungsbeispiel enthält prinzipiell ähnliche Komponenten wie das symmetrische, erste Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Biegebalken 1', welcher mit piezoelektrischem Material gekoppelt ist oder aus piezoelektrischem Material besteht, an einem Ende über ein Lager 2' mit dem oberen Teil 6' verbunden. Das andere Ende des Biegebalkens 1' berührt lose die Unterschale 7' in dem Bereich 5'. Durch eine Beschleunigungsänderung bei Latscheintritt und/oder Latschaustritt wirken Kräfte auf die beiden Teile 6' und 7' des Reifenmoduls, und die beiden Teile 6' und 7', und damit das Lager 2' und der Kontaktbereich 5', verschieben sich gegeneinander, wodurch das piezoelektrische Biegeelement 1' verformt wird. 2 schematically shows a second embodiment of a tire module according to the invention. The second embodiment is an asymmetric microgenerator. The asymmetrical embodiment contains in principle similar components as the symmetrical first embodiment. In contrast to the first embodiment, the bending beam 1' which is coupled to piezoelectric material or consists of piezoelectric material, at one end via a bearing 2 ' with the upper part 6 ' connected. The other end of the bending beam 1' loosely touches the lower shell 7 ' in that area 5 ' , Due to an acceleration change in latitude and / or latitude, forces act on the two parts 6 ' and 7 ' of the tire module, and the two parts 6 ' and 7 ' , and with it the camp 2 ' and the contact area 5 ' , move against each other, causing the piezoelectric bending element 1' is deformed.

Das Lager 2' dient zur Befestigung des Biegeelements 1' und optional zur Kontaktierung des piezoelektrischen Materials.The warehouse 2 ' serves for fastening the bending element 1' and optionally for contacting the piezoelectric material.

Beispielsgemäß befindet sich an dem oberen Teil 6', dem Kontaktbereich 5' gegenüber, ein Federdämpfer 4' aus Silikonschaum, welcher das offene Ende des Biegebalkens 1' gegenüber dem Bereich 5' fixiert.Example is located at the top 6 ' , the contact area 5 ' opposite, a spring damper 4 ' made of silicone foam, which the open end of the bending beam 1' opposite the area 5 ' fixed.

Die Verformung des Biegeelements 1' wird durch das Lager 2', welches entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels als Anschlag 11' wirkt, begrenzt.The deformation of the bending element 1' is through the warehouse 2 ' , which according to the first embodiment as a stop 11 ' works, limited.

Ein Vorteil des asymmetrischen Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die Einspannung des Biegeelements 1' besonders einfach realisiert werden kann (da einseitig). Ein möglicher Slip-Stick-Effekt kann z. B. durch eine Balligkeit der Innenseite der Führung 12, 13 gemildert werden. Ein weiterer Vorteil des asymmetrischen Ausführungsbeispiels ist es, dass die Toleranzen für die asymmetrische Version leichter einzuhalten sind, weil die Auslenkung bei gleicher Baugröße etwa doppelt so groß sein darf.An advantage of the asymmetrical embodiment is that the clamping of the bending element 1' particularly easy to implement (because one-sided). A possible slip-stick effect can, for. B. by a crown of the inside of the guide 12 . 13 be mitigated. Another advantage of the asymmetrical embodiment is that the tolerances for the asymmetric version are easier to comply with, because the deflection must be about twice as large with the same size.

Wenn man im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel die Führung 12, 13 zwischen Ober- und Unterschale 7, 6 durch einen eingelegten Federdämpfer (z. B. einen Ring aus Silikonschaum) ersetzt, leidet zwar einerseits die Querführungssteifigkeit, eine notwendige Eigenschaft um die Robustheit des Mikrogenerators zu gewährleisten, andererseits wird dadurch der Slip-Stick-Effekt vermieden und der Aufbau vereinfacht.If one in the first or second embodiment, the leadership 12 . 13 between upper and lower shell 7 . 6 replaced by an inserted spring damper (eg a ring of silicone foam), while suffering on the one hand, the transverse guidance stiffness, a necessary property to ensure the robustness of the microgenerator, on the other hand, the slip-stick effect is avoided and simplifies the structure.

Um die Gesamtmasse des Reifenmoduls möglichst gering zu halten, wird gemäß den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen keine seismische Blindmasse verwendet, sondern die Modulmasse selbst als seismische Masse 9 verwendet. So werden z. B. Teile der oder die gesamte Elektronik auf dem oberen Modulteil angeordnet.In order to keep the total mass of the tire module as low as possible, no seismic dummy mass is used according to the two described embodiments, but the modulus mass itself as a seismic mass 9 used. So z. B. parts of or the entire electronics arranged on the upper module part.

Die Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, Reifenzustandsgrößen, wie z. B. den Reifendruck und/oder die Reifentemperatur, mit einem energieautarken System zu ermitteln. Hierzu umfasst das Reifenmodul beispielsgemäß mindesten einen Sensor, z. B. eine Drucksensor und/oder einen Temperatursensor.The Invention is particularly suitable for tire condition sizes, such as B. the tire pressure and / or the tire temperature, with a energy self-sufficient system to determine. This includes the tire module For example, at least one sensor, for. Legs Pressure sensor and / or a temperature sensor.

1, 1'1, 1': Piezo-Bimorph (Biegebalken aus piezoelektrischem Material oder mit piezoelektrischem Material verbunden)Piezo bimorph (Bend beam of piezoelectric material or with piezoelectric material connected)
2, 2'2, 2 ': Lager (Einspannvorrichtung), z. B. mit Kontaktierungcamp (Clamping device), z. B. with contact
33: Lager (Einspannvorrichtung), z. B. mit Kontaktierungcamp (Clamping device), z. B. with contact
4, 4'4, 4 ': Silikonschaum (Dämpferelement)silicone foam (Damping element)
5, 5'5, 5 ': Verformelement (Biegebalken 1 liegt lose an)Deformation element (bending beam 1 is loose)
6, 6'6 6 ': obere Schale (zweites Modulteil)upper Shell (second module part)
7, 7'7, 7 ': untere Schale (erstes Modulteil)lower Shell (first module part)
88th: Klebefußadhesive base
99: Nutzlast (seismische Masse)payload (seismic mass)
1111: Anschlagattack
11'11 ': Lager 2, 2', 3 wirkt auch als Anschlagcamp 2 . 2 ' . 3 also acts as a stop
1212: Führungselement des ersten Modulteilsguide element of the first module part
1313: Führungselement des zweiten Modulteilsguide element of the second module part

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004031810 A1 [0004]
- DE 102005000996 A1 [0005]

Claims

Tire module for detecting tire condition variables, which comprises a piezoelectric transducer with a bending element ( 1 . 1' ), wherein the bending element is coupled to piezoelectric material or consists of piezoelectric material, characterized in that the tire module is made in two parts with a first (7, 7 ') and a second (6, 6') module part, which is placed on one another or are inserted into each other and are movable relative to each other at least in a direction of approach, and that the bending element ( 1 . 1' ) by means of at least one clamping device ( 2 . 3 . 2 ' ) on the second module part ( 6 . 6 ' ) is attached and during a movement of the two module parts ( 6 . 7 ; 6 ' . 7 ' ) relative to one another in the direction of approach by mechanical interaction with the first module part ( 7 . 7 ' ) is deformed.

Tire module according to claim 1, characterized in that on at least one of the two module parts ( 6 . 7 ; 6 ' . 7 ' ) at least one guide element ( 12 . 13 ) is arranged, which the two module parts ( 6 . 7 ; 6 ' . 7 ' ) relative to each other in the approaching direction.

Tire module according to claim 1 or 2, characterized in that on the first module part ( 7 . 7 ' ) at least one deformation element ( 5 . 5 ' ) is arranged, which with the bending element ( 1 . 1' ) during a movement of the two module parts ( 6 . 7 ; 6 ' . 7 ' ) interacts mechanically relative to one another and the bending element ( 1 . 1' ) so deformed.

Tire module according to claim 3, characterized in that the bending element ( 1 . 1' ) loosely on the deformation element ( 5 . 5 ' ) rests.

Tire module according to at least one of the preceding claims, characterized in that a damper element ( 4 . 4 ' ) between the two module parts ( 6 . 7 ; 6 ' . 7 ' ) is arranged.

Tire module according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that a damper element ( 4 . 4 ' ) on the second module part ( 6 . 6 ' ) is arranged, wherein the damper element ( 4 . 4 ' ) compared to the first module part ( 7 . 7 ' ) arranged deformation element ( 5 . 5 ' ) is arranged, and that the bending element ( 1 . 1' ) at least partially between deformation element ( 5 . 5 ' ) and damper element ( 4 . 4 ' ) is located.

Tire module according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the one, in particular second, module part ( 6 . 6 ' ), in particular on one of the other, in particular first, module part ( 7 . 7 ' ), a seismic mass ( 9 ) is arranged.

Tire module according to claim 7, characterized in that the seismic mass ( 9 ) comprises at least one electronic component, in particular a printed circuit board and / or a battery and / or a sensor element and / or a transmitter.

Tire module according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first module part ( 7 . 7 ' ) on a tire, in particular by gluing ( 8th ), wherein the first module part ( 7 . 7 ' ) is arranged in particular on the inside of the tire in the region of the tread.

Tire module according to at least one of the preceding claims, characterized in that this at least one stop element ( 11 . 11 ' . 12 . 13 ), which controls the movement of the two module parts ( 6 . 7 ; 6 ' . 7 ' ) relative to each other in at least one direction, in particular in the direction of approach ( 11 ' ) and / or in the opposite direction ( 11 ), limited.

Tire module according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the tire module Can-shaped, in particular with round or oval or rectangular or square base, is executed.

Tire module according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the approaching direction is substantially perpendicular to a base of the tire module.

Tire module according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric material of the piezoelectric transducer via the clamping device (s) ( 2 . 3 . 2 ' ) is electrically contacted.

Use of a tire module according to one of the claims 1 to 13 in a tire monitoring system.