DE102013202800A1

DE102013202800A1 - Fahrzeugradvorrichtung

Info

Publication number: DE102013202800A1
Application number: DE201310202800
Authority: DE
Inventors: Anton Paweletz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-08-21

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugradvorrichtung (10) mit zumindest einem Energieumwandlungselement (12), das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest mechanische Energie zumindest in elektrische Energie umzuwandeln. Es wird vorgeschlagen, dass das Energieumwandlungselement (12) ein Smart Material aufweist.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Fahrzeugradvorrichtung mit zumindest einem Energieumwandlungselement, das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest mechanische Energie zumindest in elektrische Energie umzuwandeln, vorgeschlagen worden. Hierbei ist die Fahrzeugradvorrichtung als ein Seitenläuferdynamo oder als ein Felgendynamo oder als eine Lichtmaschine ausgebildet.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugradvorrichtung mit zumindest einem Energieumwandlungselement, das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest mechanische Energie zumindest in elektrische Energie umzuwandeln.
Es wird vorgeschlagen, dass das Energieumwandlungselement ein Smart Material aufweist. Unter einem „Energieumwandlungselement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, das in zumindest einem Betriebszustand zu einer Umwandlung von mehr als 1 %, vorzugsweise von mehr als 5 % und insbesondere von mehr als 10 % eines Betrags der mechanischen Energie in die elektrische Energie vorgesehen ist. Zusätzlich ist denkbar, dass das Energieumwandlungselement in zumindest einem Betriebszustand zu einer Umwandlung von der mechanischen Energie in eine elastische Energie und/oder in eine Wärmeenergie vorgesehen ist. Vorteilhaft ist das Energieumwandlungselement dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine mechanische Energie, die durch zumindest eine auf das Energieumwandlungselement einwirkende Druckkraft, insbesondere durch eine aus der Druckkraft resultierende mechanische Verformung, verursacht ist, in elektrische Energie umzuwandeln. Insbesondere ist die mechanische Energie zumindest als, insbesondere durch zumindest eine Druckkraft erzeugte, potentielle Energie ausgebildet. Insbesondere ist die mechanische Energie dazu vorgesehen, zumindest mittels einer kinetischen Energie, insbesondere einer Rotationsenergie, erzeugt zu werden. Insbesondere ist das Energieumwandlungselement dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zumindest mechanische Energie zumindest in elektrische Energie mittels zumindest einer Komprimierung des Energieumwandlungselements umzuwandeln. Unter einem „Betriebszustand“ soll insbesondere ein montierter, funktionstüchtiger Zustand verstanden werden, in welchem das Energieumwandlungselement, insbesondere die Fahrzeugradvorrichtung, vorteilhaft ein die Fahrzeugradvorrichtung aufweisendes Fahrzeug, in Bewegung ist. Insbesondere ist das Energieumwandlungselement, insbesondere die Fahrzeugradvorrichtung, in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen, eine Drehbewegung, insbesondere um zumindest eine Gelenkachse, insbesondere des Fahrzeugs, auszuführen. Unter einem „Smart Material“ soll insbesondere ein Material verstanden werden, das bei einer Einwirkung zumindest eines, vorzugsweise äußeren, Reizes zu einer, vorzugsweise reversiblen, Änderung zumindest eines Materialparameters des Materials vorgesehen ist. Beispielsweise ist der Reiz als ein magnetischer, elektrischer, mechanischer und/oder thermischer Reiz ausgebildet. Ebenfalls denkbar sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Reize. Beispielsweise ist der Materialparameter zumindest als ein chemischer und/oder physikalischer Materialparameter ausgebildet. Insbesondere ist der Materialparameter als ein geometrischer Materialparameter ausgebildet. Vorzugsweise ist das Smart Material zu der Änderung des Materialparameters um mehr als 5 %, insbesondere um mehr als 15 %, vorzugsweise um mehr als 30 % und besonders bevorzugt um mehr als 40 % vorgesehen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft die Energieumwandlungseinheit ein anpassbares, flexibles Material aufweisen, wodurch in zumindest einem Betriebszustand eine vorhandene mechanische Energie in großem Ausmaß umgewandelt werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Smart Material zumindest im Wesentlichen als ein elektroaktives Material ausgebildet ist. Insbesondere ist das Smart Material zumindest im Wesentlichen als ein elektroaktives Polymer ausgebildet. Unter der Wendung, dass das Smart Material „zumindest im Wesentlichen“ als ein elektroaktives Polymer ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Smart Material zu einem Massenanteil von mehr als 70 %, insbesondere von mehr als 80 % und vorteilhaft von mehr als 90 % aus einem elektroaktiven Polymer ausgebildet ist. Unter einem „elektroaktiven Material“ soll insbesondere ein Material verstanden werden, das mittels zumindest eines, vorzugsweise äußeren, Reizes beeinflussbar ist. Insbesondere ist das elektroaktive Material dazu vorgesehen, bei Einwirkung des Reizes piezoelektrische, pyroelektrische und/oder elektrostriktive Eigenschaften aufzuweisen. Vorzugsweise ist der Reiz als ein mechanischer Reiz, vorzugsweise als eine Kraft von weniger als 50 N, vorzugsweise von weniger als 10 N und insbesondere von weniger als 1 N, ausgebildet. Insbesondere ist eine Eigenschaftsänderung proportional zu einem Betrag des Reizes. Insbesondere ist das elektroaktive Material bei Reizänderungen des Reizes schneller als 1 s, vorzugsweise schneller als 0,1 s und insbesondere schneller als 0,01 s betreibbar. Insbesondere ist das elektroaktive Material dazu vorgesehen, bei Einwirken des Reizes zumindest eine Materialeigenschaft des elektroaktiven Materials um mehr als 5 %, vorzugsweise um mehr als 15 %, insbesondere um mehr als 30 % und besonders bevorzugt um mehr als 40 % zu verändern. Insbesondere ist das elektroaktive Material dazu vorgesehen, sich bei Einwirken des Reizes mechanisch zu verformen. Vorzugsweise ist das elektroaktive Material dazu vorgesehen, bei Einwirken des Reizes durch eine Massenverschiebung, insbesondere eine Ionenverschiebung, in dem elektroaktiven Material eine, vorzugsweise elektromechanische, Formänderung zu induzieren. Insbesondere ist das elektroaktive Material dazu vorgesehen, bei Einwirken des Reizes durch eine, vorzugsweise elektrische, Ladungsverschiebung in dem elektroaktiven Material die, vorzugsweise elektromechanische, Formänderung zu induzieren. Vorzugsweise sind bei Einwirkung des Reizes Formänderungen um mehrere hundert Prozent erreichbar. Insbesondere ist das elektroaktive Material dazu vorgesehen, bei Einwirken des mechanischen Reizes, vorzugsweise bei einer Formänderung aufgrund des mechanischen Reizes, eine elektrische Spannung zu erzeugen. Vorzugsweise ist das elektroaktive Material als ein Laminat aus zumindest zwei Elektroden und zumindest einer, vorzugsweise zwischen den Elektroden angeordneten, Zwischenschicht ausgebildet. Insbesondere ist die Zwischenschicht zumindest teilweise aus einem dielektrischen Material ausgebildet. Vorzugsweise sind die Elektroden dazu vorgesehen, einer Formänderung des elektroaktiven Materials, insbesondere der Zwischenschicht, zu folgen. Unter einer „piezoelektrischen Eigenschaft“ eines Materials soll insbesondere eine Eigenschaft verstanden werden, die bei Einwirken eines mechanischen Reizes auf das Material zumindest eine, vorzugsweise elektrische, Polarisationsänderung um mehr als 1 %, vorzugsweise um mehr als 3 % und insbesondere um mehr als 5 % induziert. Insbesondere ist die piezoelektrische Eigenschaft des Materials dazu vorgesehen, bei Auftreten einer durch das Einwirken eines mechanischen Reizes auf das Material induzierten, vorzugsweise elastischen, Formänderung des Materials zumindest eine, vorzugsweise elektrische, Spannung von mehr als 0,01 V, vorzugsweise von mehr als 0,05 V und insbesondere von mehr als 0,1 V an dem Material zu induzieren. Unter einer „pyroelektrischen Eigenschaft“ eines Materials soll insbesondere eine Eigenschaft verstanden werden, die bei Einwirken eines thermischen Reizes auf das Material, insbesondere bei einer Temperaturänderung, zumindest eine, vorzugsweise elektrische, Polarisationsänderung um mehr als 1 %, vorzugsweise um mehr als 3 % und insbesondere um mehr als 5 % induziert. Insbesondere ist die Polarisationsänderung als eine, vorzugsweise elektrische, Spannung ausgebildet. Vorzugsweise weist ein Material, das die pyroelektrische Eigenschaft aufweist, gleichzeitig die piezoelektrische Eigenschaft auf. Unter einer „Formänderung“ soll insbesondere eine Deformation und/oder Erstreckungsänderung verstanden werden. Unter einem „Laminat“ soll insbesondere ein Element mit zumindest zwei aneinander angeordneten Schichten verstanden werden. Insbesondere sind die Schichten flächig aneinander angeordnet, vorzugsweise verklebt. Unter einem „elektroaktiven Polymer“ soll insbesondere ein elektroaktives Material verstanden werden, bei welchem das Material als ein Polymer ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft das Smart Material ein besonders gut für eine Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie geeignetes Material umfassen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Energieumwandlungselement in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einem Großteil zwischen einem Fahrzeugreifen und einer Fahrzeugfelge angeordnet ist. Insbesondere ist das Energieumwandlungselement in zumindest einem Betriebszustand zu einem Massenanteil von mehr als 70 %, vorzugsweise von mehr als 80 % und insbesondere von mehr als 90 % zwischen dem Fahrzeugreifen und der Fahrzeugfelge angeordnet. Alternativ ist denkbar, dass das Energieumwandlungselement in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einem Großteil zwischen einem Fahrzeugreifen eines ersten Fahrzeugrads und zumindest einem Fahrzeugreifen eines zweiten, von dem ersten Fahrzeugrad getrennt ausgebildeten, Fahrzeugrads angeordnet ist, wobei eine Befestigung des Energieumwandlungselements zwischen den beiden Fahrzeugreifen mittels zumindest einer Bewehrung, insbesondere einer Armierung, realisiert ist. Dadurch kann vorteilhaft das Energieumwandlungselement sicher und geschützt angeordnet werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Energieumwandlungselement in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einem Großteil zwischen einem Fahrzeugreifenschlauch und einer Fahrzeugfelge angeordnet ist. Insbesondere ist das Energieumwandlungselement in zumindest einem Betriebszustand zu einem Massenanteil von mehr als 70 %, vorzugsweise von mehr als 80 % und insbesondere von mehr als 90 % zwischen dem Fahrzeugreifenschlauch und der Fahrzeugfelge angeordnet. Alternativ ist denkbar, dass das Energieumwandlungselement, vorteilhaft bei einem schlauchlosen Fahrzeugreifen, in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einem Großteil zwischen einem Fahrzeugreifenmantel und der Fahrzeugfelge angeordnet ist. Hierbei ist das Energieumwandlungselement, vorteilhaft bei einem schlauchlosen Fahrzeugreifen, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Massenanteil von mehr als 70 %, vorzugsweise von mehr als 80 % und insbesondere von mehr als 90 % zwischen dem Fahrzeugreifenmantel und der Fahrzeugfelge angeordnet. Dadurch kann vorteilhaft eine bei einer Bewegung eines das Energieumwandlungselement aufweisenden Fahrzeugs eine auftretende Druckkraft genutzt und zumindest in elektrische Energie umgewandelt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugradvorrichtung zumindest eine Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die von dem Energieumwandlungselement umgewandelte elektrische Energie zumindest teilweise abzugreifen, aufweist. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die von dem Energieumwandlungselement umgewandelte elektrische Energie zu einem Anteil von mehr als 50 %, insbesondere von mehr als 60 % und vorteilhaft von mehr als 70 % abzugreifen. Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest elektrische Geräte mit der an dem Energieumwandlungselement abgegriffenen Energie zu versorgen. Beispielsweise ist das elektrische Gerät als ein Sensor, wie beispielsweise ein Temperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor und/oder ein Drehzahlsensor, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Steuereinheit zumindest einen Akkumulator aufweist, in welchem die Steuereinheit in zumindest einem Betriebszustand die an dem Energieumwandlungselement abgegriffene elektrische Energie speichert. Dadurch kann vorteilhaft die von dem Energieumwandlungselement umgewandelte Energie weiter verwendet und/oder gespeichert werden, wodurch vorteilhaft eine geringe Energieverpuffung erreicht werden kann.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugradvorrichtung zumindest einen Druckluftsensor, der in zumindest einem Betriebszustand an die Steuereinheit angebunden ist, aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Fahrzeugradvorrichtung zumindest einen von einem Druckluftsensor verschiedenen weiteren Sensor aufweist. Beispielsweise könnte der weitere Sensor als ein Lagersensor mit Schmierstoff und/oder als ein Zustandserkennungssensor ausgebildet sein. Insbesondere ist der Druckluftsensor dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand von der Steuereinheit mit Energie versorgt zu werden. Insbesondere ist das Energieumwandlungselement dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zumindest einen Beitrag zu einer Diagnostik eines Zustands des Fahrzeugreifens zu bewirken. Dadurch kann vorteilhaft ein Druck des Fahrzeugreifens eines die Fahrzeugradvorrichtung aufweisenden Fahrzeugrads bestimmt werden, wodurch ein Beitrag zu einer Diagnostik eines Zustands des Fahrzeugreifens erreicht werden kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zumindest eine Sendeeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine Kenngröße an zumindest eine Recheneinheit zu übermitteln. Vorteilhaft ist die Kenngröße zumindest als ein Druck des Fahrzeugreifens ausgebildet. Zusätzlich ist denkbar, dass die Kenngröße als eine Temperatur ausgebildet ist. Insbesondere ist die Sendeeinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand die Kenngröße elektronisch, beispielsweise mittels zumindest eines elektrischen Leiters, an die Recheneinheit zu übermitteln. Beispielsweise umfasst die Sendeeinheit zumindest eine Schnittstelle und/oder zumindest einen Datenbus. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest in eine Fahrzeugelektronik zu einer Steuerung zumindest eines, die Fahrzeugradvorrichtung aufweisenden, Fahrzeugs integriert. Dadurch kann vorteilhaft die von dem Drucksensor gemessene Kenngröße an die Recheneinheit übermittelt werden, wodurch eine präzise Diagnostik eines Zustands des Fahrzeugreifens eines die Fahrzeugradvorrichtung aufweisenden Fahrzeugrads erreicht werden kann.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Sendeeinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Kenngröße zumindest drahtlos zu übermitteln. Vorteilhaft weist die Sendeeinheit zumindest ein Funkmodul auf, das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Kenngröße drahtlos zu übermitteln, insbesondere zu senden. Dadurch kann vorteilhaft eine schnelle, flexible und unkomplizierte Übermittlung der Kenngröße erreicht werden.
Weiterhin wird eine Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtung für ein Fahrzeug mit zumindest einem Fahrzeugrad und mit zumindest einer erfindungsgemäßen Fahrzeugradvorrichtung vorgeschlagen, wobei das Fahrzeugrad als ein Fahrzeugeinzelrad ausgebildet ist. Insbesondere weist das Fahrzeugeinzelrad eine einzige Fahrzeugfelge und einen einzigen, in einem direkten Kontakt mit der Fahrzeugfelge angeordneten, Fahrzeugreifenmantel auf. Zusätzlich weist das Fahrzeugeinzelrad einen einzigen, zwischen der Fahrzeugfelge und dem Fahrzeugreifenmantel angeordneten, Fahrzeugreifenschlauch auf. Alternativ ist denkbar, dass das Fahrzeugrad als ein Fahrzeugdoppelrad, wie beispielsweise von einem Lastkraftwagen, ausgebildet ist. Insbesondere weist das Fahrzeugdoppelrad eine einzige Fahrzeugfelge und zwei, jeweils in einem direkten Kontakt mit der Fahrzeugfelge angeordnete, Fahrzeugmäntel auf. Zusätzlich weist das Fahrzeugdoppelrad jeweils einen einzigen, zwischen der Fahrzeugfelge und einem jeweiligen Fahrzeugreifenmantel angeordneten, Fahrzeugreifenschlauch auf. Dadurch kann vorteilhaft bei einem, die Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtung aufweisenden, Fahrzeug jedes als ein Einzelrad ausgebildete Fahrzeugrad kontrolliert werden, wodurch ein sicheres Fahrzeug erreicht werden kann. Zudem kann die Fahrzeugradkontrollvorrichtung flexibel sowohl bei einem Fahrzeugeinzelrad als auch bei einem Fahrzeugdoppelrad eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugradvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Fahrzeugradvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein Fahrzeug mit vier erfindungsgemäßen Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtungen in einer schematischen Seitenansicht und
2 einen Schnitt durch die Linie II einer der in 1 dargestellten Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtungen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein Fahrzeug 30, das als ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Alternativ ist denkbar, dass das Fahrzeug 30 als ein Lastkraftfahrzeug, als ein Motorrad, als ein Motorroller, als ein Fahrrad oder als ein Schienenfahrzeug ausgebildet ist. Zudem sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Fahrzeuge denkbar. Das Fahrzeug 30 weist eine Karosserie 34, die einen Fahrgastraum umgibt, sowie in der Karosserie 34 befindliche Türen 36 auf, von denen in 1 lediglich eine dargestellt ist. Das Fahrzeug 30 weist zudem eine Recheneinheit 26 auf, die in eine Fahrzeugelektronik (nicht dargestellt) zu einer Steuerung des Fahrzeugs 30 integriert ist. Das Fahrzeug 30 umfasst vier erfindungsgemäße Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtungen 28, von denen in 1 lediglich zwei dargestellt sind. Im Folgenden wird lediglich eine der Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtungen 28 beschrieben.
Die Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtung 28 ist für das Fahrzeug 30 vorgesehen und weist ein Fahrzeugrad 32 auf. Das Fahrzeugrad 32, das als ein Fahrzeugeinzelrad ausgebildet ist, weist einen Fahrzeugreifen 14 und eine Fahrzeugfelge 16 auf. Der Fahrzeugreifen 14 umfasst einen Fahrzeugreifenmantel 38 sowie einen Fahrzeugreifenschlauch 18 (vgl. 2). Der Fahrzeugreifenschlauch 18 ist zwischen dem Fahrzeugreifenmantel 38 und der Fahrzeugfelge 16 angeordnet. Zudem umfasst der Fahrzeugreifen 14 ein Fahrzeugreifenventil 40 zu einer Einbringung von Druckluft in einen Innenraum 42 des Fahrzeugreifenschlauchs 18. Das Fahrzeugreifenventil 40 ist an dem Fahrzeugreifenschlauch 18 angebracht und in einem Betriebszustand durch eine Ausnehmung in dem Fahrzeugreifenmantel 38 nach außen geführt.
Die Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtung 28 umfasst eine Fahrzeugradvorrichtung 10, die in einem Betriebszustand innerhalb des Fahrzeugrads 32 angeordnet ist. Die Fahrzeugradvorrichtung 10 umfasst ein Energieumwandlungselement 12, das dazu vorgesehen ist, in einem Betriebszustand mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Das Energieumwandlungselement 12 ist in einem Betriebszustand innerhalb des Fahrzeugrads 32 angeordnet. Das Energieumwandlungselement 12 weist ein Smart Material auf, das als ein elektroaktives Material ausgebildet ist. In einem Betriebszustand, in dem eine mechanische Energie auf das Energieumwandlungselement 12 einwirkt, ist das Energieumwandlungselement 12 dazu vorgesehen, mittels einer Ladungsverschiebung in dem Energieumwandlungselement 12 eine elektrische Energie zu erzeugen.
Das Energieumwandlungselement 12 ist in einem Betriebszustand zwischen dem Fahrzeugreifen 14 und der Fahrzeugfelge 16 angeordnet. Bei einer Ausbildung des Fahrzeugreifens 14 als ein schlauchloser Fahrzeugreifen könnte das Energieumwandlungselement 12 zwischen einem Fahrzeugreifenmantel und einer Fahrzeugfelge angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Fahrzeugreifen 14 einen Fahrzeugreifenschlauch 18 auf. Das Energieumwandlungselement 12 ist in einem Betriebszustand zwischen dem Fahrzeugreifenschlauch 18 und der Fahrzeugfelge 16 angeordnet. Bei einer Bewegung des Fahrzeugs rotiert das Fahrzeugrad 32 und damit die Fahrzeugradvorrichtung 10 sowie das Energieumwandlungselement 12 um eine Gelenkachse. Ist das Energieumwandlungselement 12 in einem Betriebszustand an einer einem Boden nächstliegenden Bewegungsstellung angeordnet, so wirkt auf das Energieumwandlungselement 12 eine mechanische Energie. Auf das Energieumwandlungselement 12 wirkt hauptsächlich in der dem Boden nächstliegenden Bewegungsstellung eine mechanische Energie ein. Somit ist das Energieumwandlungselement 12 dazu vorgesehen, zeitweise, insbesondere periodisch, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
Die Fahrzeugradvorrichtung 10 umfasst eine Steuereinheit 20, die dazu vorgesehen ist, in einem Betriebszustand die von dem Energieumwandlungselement 12 umgewandelte elektrische Energie abzugreifen. Die Steuereinheit 20 ist in einem Betriebszustand, zu einem Abgreifen der elektrischen Energie an dem Energieumwandlungselement 12, in einem direkten Kontakt mit dem Energieumwandlungselement 12 angeordnet. Beispielsweise könnte die Steuereinheit 20 dazu vorgesehen sein, die an dem Energieumwandlungselement 12 abgegriffene elektrische Energie zu speichern. Die Steuereinheit 20 ist dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand einen Sensor mit der an dem Energieumwandlungselement 12 abgegriffenen elektrischen Energie zu versorgen. Die Steuereinheit 20 weist ein Glättungselement auf, das dazu vorgesehen ist, die von dem Energieumwandlungselement 12 periodisch erzeugte elektrische Energie zu glätten. Die Steuereinheit 20 ist einstückig mit dem Glättungselement ausgebildet.
Die Fahrzeugradvorrichtung 10 umfasst einen Druckluftsensor 22, der in einem Betriebszustand an die Steuereinheit 20 angebunden ist. Der Druckluftsensor 22 ist in dem Innenraum 42 des Fahrzeugreifenschlauchs 18 angeordnet. Hierbei ist der Druckluftsensor 22 an dem Fahrzeugreifenventil 40 angeordnet. Das Fahrzeugreifenventil 40 umfasst zwei getrennt voneinander angeordnete Durchgangspfade 44, 46, die jeweils einen Durchgang von einem Bereich außerhalb des Fahrzeugreifenschlauchs 18 in einen Bereich innerhalb des Fahrzeugreifenschlauchs 18 ausbilden. Der Durchgangspfad 44 ist in einem Betriebszustand zu einer Einbringung von Druckluft in den Innenraum 42 des Fahrzeugreifenschlauchs 18 vorgesehen. Der zu der Einbringung von Druckluft in den Innenraum 42 vorgesehene Durchgangspfad 44 mündet in einem Betriebszustand direkt in den Innenraum 42. Der Durchgangspfad 46 ist in einem Betriebszustand zu einer Lagerung eines Leitungselements 48 vorgesehen. Die Steuereinheit 20 weist das Leitungselement 48 auf, mit dem in einem Betriebszustand die Steuereinheit 20 und der Druckluftsensor 22 verbunden sind. Das Leitungselement 48 ist als ein elektrisch leitendes Kabel ausgebildet. Weiterhin ist das Leitungselement 48 als ein Datenkabel zu einer Übermittlung von Kenngrößen ausgebildet. Das Leitungselement 48 ist in einem Betriebszustand zu einer Übertragung von elektrischer Energie von der Steuereinheit 20 zu dem Druckluftsensor 22 vorgesehen. Zudem ist das Leitungselement 48 in einem Betriebszustand zu einer Übertragung von von dem Druckluftsensor 22 gemessenen Kenngrößen an die Steuereinheit 20 vorgesehen. Der zu der Lagerung des Leitungselements 48 vorgesehene Durchgangspfad 46 mündet in einem Betriebszustand direkt in den Druckluftsensor 22. Zudem weist der zu der Lagerung des Leitungselements 48 vorgesehene Durchgangspfad 46 eine, zwischen dem Fahrzeugreifenmantel 38 und dem Fahrzeugreifenschlauch 18 angeordnete, Ausnehmung auf, die als ein Zugang für das Leitungselement 48 ausgebildet ist.
Die Steuereinheit 20 weist eine Sendeeinheit 24 auf, die dazu vorgesehen ist, in einem Betriebszustand Kenngrößen an die Recheneinheit 26 zu übermitteln. Die Kenngrößen sind als von dem Druckluftsensor 22 gemessener Reifendrücke des Fahrzeugreifenschlauchs 18 ausgebildet. Die Sendeeinheit 24 ist in der Steuereinheit 20 integriert. Somit sind die Steuereinheit 20 und die Sendeeinheit 24 einstückig ausgebildet. Die Sendeeinheit 24 ist dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand die Kenngrößen drahtlos zu übermitteln. Hierbei weist die Sendeeinheit 24 ein in der Sendeeinheit 24 integriertes Funkmodul auf. Zudem weist die Recheneinheit 26 ein in der Recheneinheit 26 integriertes Funkempfangsmodul auf. Die Recheneinheit 26 ist dazu vorgesehen, die von der Sendeeinheit 24 übermittelten Kenngrößen auszuwerten und in einem Bedarfsfall, beispielsweise bei einem zu geringen Reifendruck, Gegenmaßnahmen, beispielsweise einen Warnhinweis an einen Fahrzeugführer, einzuleiten.
Vorgesehen ist ferner ein Verfahren mit der Fahrzeugradvorrichtung 10, in dem ein Energieumwandlungselement 12, welches ein Smart Material aufweist, in einem Betriebszustand eine mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Fahrzeug 30 in Bewegung versetzt, beispielsweise von dem Fahrzeugführer. Hierbei dreht sich das Fahrzeugrad 32, das um die Gelenkachse rotiert. Mit dem Fahrzeugrad 32 rotiert die Fahrzeugradvorrichtung 10 sowie das Energieumwandlungselement 12 um die Gelenkachse. Ist das Energieumwandlungselement 12 in einem Betriebszustand an einer einem Boden nächstliegenden Bewegungsstellung angeordnet, so wirkt auf das Energieumwandlungselement 12 eine mechanische Energie. Diese Bewegungsstellung ist in 2 dargestellt. Die mechanische Energie ist in einem Betriebszustand durch eine Druckkraft erzeugt. Die Druckkraft ist durch ein Fahrzeuggewicht des Fahrzeugs 30 sowie eine von einem Boden, auf dem das Fahrzeug 30 fährt, erzeugte Gegenkraft verursacht. Das Energieumwandlungselement 12, das als ein elektroaktives Polymer ausgebildet ist, ist dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand sich aufgrund einer auf das Energieumwandlungselement 12 einwirkenden mechanischen Energie mechanisch zu verformen. Hierbei ist das Energieumwandlungselement 12 dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand eine Ladungsverschiebung in dem Energieumwandlungselement 12 zu bewirken. In 2 ist eine Verformungsrichtung 50 des Energieumwandlungselements 12 anhand eines Doppelpfeils dargestellt. Das Energieumwandlungselement 12 ist dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand eine auf das Energieumwandlungselement 12 einwirkende mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Steuereinheit 20 greift in einem Betriebszustand die von dem Energieumwandlungselement 12 umgewandelte Energie ab und übermittelt die abgegriffene elektrische Energie an den Druckluftsensor 22. Der Druckluftsensor 22 misst in einem Betriebszustand den Reifendruck des Innenraums 42 des Fahrzeugreifenschlauchs 18 und übermittelt die gemessenen Kenngrößen an die Steuereinheit 20. Die Sendeeinheit 24 der Steuereinheit 20 sendet in einem Betriebszustand die von dem Druckluftsensor 22 gemessenen Kenngrößen drahtlos an die Recheneinheit 26. Die Recheneinheit 26 wertet in einem Betriebszustand die Kenngrößen aus und leitet in einem Bedarfsfall Gegenmaßnahmen ein.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die Fahrzeugradvorrichtung 10 einen Temperatursensor, der in einem Betriebszustand an die Steuereinheit 20 angebunden ist. Der Temperatursensor ist in einem Bereich der Steuereinheit 20 angeordnet. Hierbei ist der Temperatursensor in einem direkten Kontakt mit dem Energieumwandlungselement 12 angeordnet. Zudem ist der Temperatursensor zwischen dem Fahrzeugreifen 14 und der Fahrzeugfelge 16, insbesondere zwischen dem Fahrzeugreifenschlauch 18 und der Fahrzeugfelge 16, angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die gesamte Fahrzeugradvorrichtung 10 innerhalb des Fahrzeugrads 32 angeordnet. Insbesondere kann auf eine Verwendung eines Fahrzeugreifenventils, insbesondere auf Durchgangspfade innerhalb des Fahrzeugreifenventils, zu einer Versorgung eines Druckluftsensors verzichtet werden.

Claims

Fahrzeugradvorrichtung mit zumindest einem Energieumwandlungselement (12), das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest mechanische Energie zumindest in elektrische Energie umzuwandeln, wobei ein im Wesentlichen elektroaktives Material eingesetzt wird, dass im Folgenden Smart Material genannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieumwandlungselement (12) ein Smart Material aufweist.
Fahrzeugradvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Smart Material zumindest im Wesentlichen als ein elektroaktives Polymer ausgebildet ist.
Fahrzeugradvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieumwandlungselement (12) in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einem Großteil zwischen einem Fahrzeugreifen (14) und einer Fahrzeugfelge (16) angeordnet ist.
Fahrzeugradvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieumwandlungselement (12) in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einem Großteil zwischen einem Fahrzeugreifenschlauch (18) und der Fahrzeugfelge (16) angeordnet ist.
Fahrzeugradvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Steuereinheit (20), die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die von dem Energieumwandlungselement (12) umgewandelte elektrische Energie zumindest teilweise abzugreifen.
Fahrzeugradvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zumindest einen Druckluftsensor (22), der in zumindest einem Betriebszustand an die Steuereinheit (20) angebunden ist.
Fahrzeugradvorrichtung zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) zumindest eine Sendeeinheit (24) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine Kenngröße an zumindest eine Recheneinheit (26) zu übermitteln.
Fahrzeugradvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (24) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand die Kenngröße zumindest drahtlos zu übermitteln.
Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtung für ein Fahrzeug (30) mit zumindest einem Fahrzeugrad (32) und mit zumindest einer Fahrzeugradvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fahrzeugreifendruckkontrollvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (32) als Fahrzeugeinzelrad ausgebildet ist.
Verfahren mit zumindest einer Fahrzeugradvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem ein Energieumwandlungselement (12), welches ein Smart Material aufweist, in zumindest einem Betriebszustand eine mechanische Energie zumindest in elektrische Energie umwandelt.