DE10250238A1

DE10250238A1 - Surface wave sensor for vehicle tire includes a support base holding two sensor elements with reflectors at right angles to each other

Info

Publication number: DE10250238A1
Application number: DE2002150238
Authority: DE
Inventors: Roland Jenke
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-13

Abstract

A surface wave sensor has transducers (5) to convert mechanical vibrations into electrical signals, which are then transmitted further through an antenna (7). A support base (2) carries two sensor elements (3) placed at an angle, e.g. at right angles, each comprising a transducer (5) and reflectors (9). Each element (3) has a surface covered with piezo-electric material (4), with one or more cuts (9) to act as reflectors. An Independent claim is also included for a vehicle tire having such a sensor embedded in it. The sensor is placed in the side wall near the bead or near the tread, preferably between the running surface and the outermost belt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Oberflächenwellensensor mit einem Basiselement, mit welchem ein Wellenlaufstreckenelement verbunden ist, welches mindestens ein Reflexionselement aufweist, wobei mindestens im Bereich des Basiselements eine Wandlereinrichtung zum Umwandeln zwischen elektromagnetischen Signalen und mechanischen Schwingungen angeordnet ist, wobei die Wandlereinrichtung elektrisch leitend mit mindestens einem Antennendraht verbunden ist und in mechanischer Wechselwirkung mit dem Wellenlaufstreckenelement entsteht.The invention relates to a surface wave sensor with a base element with which a wave path element is connected, which has at least one reflection element, a converter device at least in the region of the base element for converting between electromagnetic signals and mechanical vibrations is arranged, the converter device being electrically conductive is connected to at least one antenna wire and in mechanical interaction with the wave path element.

Bekannte Oberflächenwellensensoren können vorteilhaft zum Nachweis einer mechanischen Deformation verwendet werden, wobei ein passives Sensorelement ohne eigene Energieversorgung die ermittelten Messwerte an eine im Abstand dazu angeordnete Auswerteeinrichtung drahtlos übertragen kann. Derartige Sensorsysteme eignen sich insbesondere zum Nachweis der Kraftwirkung auf bewegliche Teile oder Vorrichtungen, bei denen eine eigenständige Energieversorgung der sich mitbewegenden Sensorelemente nur mit einem unangemessen hohen Aufwand erreichbar wäre. So werden Oberflächenwellensensoren bereits erfolgreich in Fahrzeugluftreifen eingebettet und ermöglichen über die Messung der auftretenden Deformationen des Fahrzeugluftreifens während des Betriebs Rückschlüsse auf die zu jedem Zeitpunkt an dem Fahrzeugluftreifen angreifenden Kräfte. Die Vorteile der Verwendung von bekannten Oberflächenwellensensoren in Fahrzeugluftreifen werden beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 199 00 082 A1 beschrieben.Known surface wave sensors can advantageously be used to detect mechanical deformation, a passive sensor element without its own energy supply being able to wirelessly transmit the measured values to an evaluation device arranged at a distance from it. Such sensor systems are particularly suitable for the detection of the force effect on moving parts or devices in which an independent energy supply of the moving sensor elements would only be achievable with an unreasonably high outlay. Surface wave sensors are already successfully embedded in pneumatic vehicle tires and, by measuring the deformations of the pneumatic vehicle tire during operation, allow conclusions to be drawn about the forces acting on the pneumatic vehicle tire at all times. The advantages of using known surface wave sensors in pneumatic vehicle tires are described, for example, in the published patent application DE 199 00 082 A1 described.

Für eine präzise Auswertung eines an die Auswerteeinheit übertragenen Messsignals eines Oberflächenwellensensors muss dessen genaue Lage und Orientierung innerhalb des Fahrzeugluftreifens bekannt sein oder nachträglich durch geeignete Kalibrationsverfahren ermittelt werden. Es hat sich als nahezu unmöglich erwiesen, die Ausrichtung eines beliebigen Sensors präzise vorher festzulegen, der innerhalb eines Fahrzeugluftreifens in das Gummimaterial eingebettet wird. Der zunächst aus Festigkeitsträgern und Kautschukmischungen aufgebaute Rohling eines Fahrzeugluftreifens wird während des Herstellungsverfahrens sowohl großer Hitze als auch einer erheblichen plastischen Verformung ausgesetzt, die regelmäßig zu einer nicht vollständig reproduzierbaren Veränderung der Ausrichtung der eingebetteten Sensoren führt. Demzufolge wird nach Abschluss des Herstellungsverfahrens des Fahrzeugluftreifens eine individuelle und aufwendige Kalibration jedes eingebetteten Oberflächenwellensensors notwendig, um aus den an die Auswerteeinheit übertragenen Messwerten eine präzise Bestimmung der auf den Fahrzeugluftreifen wirkenden Kräfte zu ermöglichen. Da für eine üblicherweise bevorzugte Messung der Seitenwandtorsion Informationen über die Deformationen in unterschiedlichen Richtungen notwendig sind, werden für jeden Messpunkt mindestens zwei Oberflächenwellensensoren benötigt, die in einem möglichst vorgebbaren Winkel zueinander ausgerichtet sind. Diese relative Ausrichtung der Oberflächenwellensensoren zueinander muss ebenfalls mittels einer nachträglichen Kalibration möglichst präzise ermittelt werden, wodurch sich der für die vollständige Kalibration eines Fahrzeugluftreifens erforderliche Aufwand weiter vergrößert.For a precise Evaluation of a measurement signal of a surface wave sensor transmitted to the evaluation unit its exact position and orientation within the pneumatic vehicle tire be known or later be determined by suitable calibration procedures. It turned out to be almost impossible proved the alignment of any sensor precisely beforehand down the inside of a pneumatic vehicle tire in the rubber material is embedded. The first one from reinforcements and rubber compounds of a vehicle pneumatic tire blank will during the manufacturing process of both great heat and considerable exposed to plastic deformation, which regularly results in a not fully reproducible change the alignment of the embedded sensors. As a result, after completion the manufacturing process of the pneumatic vehicle tire an individual and complex calibration of each embedded surface wave sensor necessary, order from the measured values transmitted to the evaluation unit precise To enable determination of the forces acting on the pneumatic vehicle tires. Therefore one usually preferred measurement of sidewall torsion information about the Deformations in different directions are necessary for each Measuring point at least two surface wave sensors needed which in one if possible Predeterminable angles are aligned with each other. This relative Alignment of the surface wave sensors to each other must also if possible by means of a subsequent calibration precise be determined, which is the basis for the full calibration of a pneumatic vehicle tire further increases the effort required.

Da erst die Messsignale von mehreren relativ zueinander in verschiedenen Richtungen ausgerichteter Oberflächenwellensensoren ausreichende Informationen für einen Messpunkt ergeben, muss eine entsprechend große Anzahl von Oberflächenwellensensoren in dem Fahrzeugluftreifen eingebettet werden. Die vergleichsweise hohen Materialkosten der Oberflächenwellensensoren sowie der erhebliche Aufwand bei der Herstellung und Kalibration eines mit einer ausreichenden Anzahl von Oberflächenwellensensoren bestückten Fahrzeugluftreifens lässt eine Verwendung dieser Sensortechnik bei Serienfahrzeugen kaum zu.Since only the measurement signals from several surface wave sensors aligned relative to each other in different directions sufficient information for a measurement point must be a correspondingly large number of surface wave sensors be embedded in the pneumatic vehicle tire. The comparatively high material costs of the surface wave sensors as well as the considerable effort in the production and calibration a pneumatic vehicle tire equipped with a sufficient number of surface wave sensors leaves one Use of this sensor technology in series vehicles hardly increases.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, einen Oberflächenwellensensor so auszugestalten, dass eine einfachere, präzisere und kostengünstigere Verwendung von Oberflächenwellensensoren in Fahrzeugluftreifen ermöglicht wird.The object of the invention is therefore a surface wave sensor To be designed so that a simpler, more precise and less expensive Use of surface wave sensors in pneumatic vehicle tires becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit dem Basiselement mindestens ein weiteres Wellenlaufstreckenelement in einem Winkel relativ zu dem ersten Wellenlaufstreckenelement verbunden ist, wobei das mindestens eine weitere Wellenlaufstreckenelement auch in mechanischer Wechselwirkung mit der Wandlereinrichtung steht, und wobei jedes der Wellenlaufstreckenelemente mindestens ein Reflexionselement aufweist, welches einen vom allen anderen Reflexionselementen abweichenden Abstand zur Wandlereinrichtung aufweist.This object is achieved according to the invention solved, that with the base element at least one further wave path element at an angle relative to the first waveguide element is connected, the at least one further wave path element is also in mechanical interaction with the converter device, and wherein each of the wave path elements has at least one reflection element which has a different from all other reflection elements Has distance to the converter device.

Durch die Verbindung mehrerer Wellenlaufstreckenelemente mit einem Basiselement und die gemeinsame Ansteuerung der mehreren Wellenlaufstreckenelemente, die in einem Winkel relativ zueinander angeordnet sind, lassen sich mit einem einzigen Oberflächenwellensensor Deformationen in mehreren Richtungen nachweisen. Die Material- und Herstellungskosten eines solchen Oberflächenwellensensors mit mehreren Wellenlaufstreckenelementen liegen deutlich unter den vergleichbaren Kosten für die Herstellung mehrerer getrennter Oberflächenwellensensoren mit jeweils einem Wellenlaufstreckenelement. Da aufgrund der Konstruktion des Oberflächenwellensensors mit mehreren Wellenlaufstreckenelementen die Ausrichtung der Wellenlaufstreckenelemente relativ zueinander fest vorgebbar und damit präzise bekannt ist, verringert sich der für eine vollständige Kalibration der jeweiligen Ausrichtung der Wellenlaufstreckenelemente notwendige Aufwand und die damit verbundenen Kosten erheblich. Gleichzeitig erhöht sich die Präzision der Auswertung der einzelnen Messsignale, da die Ausrichtung der in einem Oberflächenwellensensor kombinierten Wellenlaufstreckenelemente relativ zueinander mit großer Genauigkeit bekannt ist und nicht auf durch die Kalibration ermittelte Näherungswerte zurückgegriffen werden muss.By connecting several wave path elements with a base element and jointly controlling the several wave path elements, which are arranged at an angle relative to one another, deformations in several directions can be detected with a single surface wave sensor. The material and manufacturing costs of such a surface wave sensor with several wave path elements are clearly below the comparable costs for the production of several separate surface wave sensors, each with one wave element. Since, due to the design of the surface wave sensor with a plurality of waveguide elements, the alignment of the waveguide elements relative to one another can be predefined and thus precisely known, the effort required for a complete calibration of the respective alignment of the waveguide elements and the associated costs are reduced considerably Lich. At the same time, the precision of the evaluation of the individual measurement signals increases, since the alignment of the wave path elements combined in a surface wave sensor relative to one another is known with great accuracy and it is not necessary to use approximate values determined by the calibration.

Das für mehrere Wellenlaufstreckenelemente größer ausgeführte Basiselement kann zuverlässiger und sicherer im Fahrzeugluftreifen positioniert werden, so dass nachträgliche Störungen infolge mechanischer Beanspruchung oder gar ein Ausfall während des Betriebs wesentlich verringert werden. Je nach Anordnung der mehreren Wellenlaufstreckenelemente an dem gemeinsamen Basiselement kann es sinnvoll sein, dass die Wandlereinrichtung mehrere, üblicherweise als Interdigitalwandler bezeichnete, Wandlerelemente aufweist.That for several wave path elements larger basic element can be more reliable and positioned more securely in the pneumatic vehicle tire, so that subsequent disorders due to mechanical stress or even a failure during the Operating can be significantly reduced. Depending on the arrangement of the several Waveguide elements on the common base element can make sense that the converter device several, usually has transducer elements referred to as interdigital transducers.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, mittels derer die von verschiedenen Wellenlaufstreckenelementen ausgelesenen Messsignale von der Auswerteeinheit unterschieden und den jeweiligen Wellenlaufstreckenelementen eindeutig zugeordnet werden können. Als ein verhältnismäßig einfaches und kostengünstiges Verfahren bietet die Unterscheidung der einzelnen Messsignale mittels unterschiedlicher Signalverzögerung bedingt durch verschiedene Abstände der jeweiligen Reflexionselemente der Wandlereinrichtung viele Vorteile. So können die jeweiligen Reflexionselemente mit einfachem konstruktiven Aufwand auch in jeweils unterschiedlichen Abständen zur Wandlereinrichtung hergestellt werden. Die verschiedenen Wellenlaufstreckenelemente eines Oberflächenwellensensors können über eine gemeinsame Sende- bzw. Empfangsfrequenz betrieben werden, wodurch sich der für die Herstellung und den Betrieb des gesamten Sensorsystems, bestehend aus dem Oberflächenwellensensor und der zugeordneten Auswerteeinheit, verringern lässt.Various methods are known by means of which are those read by different wave path elements Differentiated measurement signals from the evaluation unit and the respective wave path elements can be clearly assigned. As a relatively simple and cost-effective The method distinguishes between the individual measurement signals by means of different signal delay due to different distances the respective reflection elements of the transducer device have many advantages. So can the respective reflection elements with simple design effort also at different distances from the converter device getting produced. The different wave elements Surface acoustic wave sensor can about a common Transmit or receive frequency are operated, whereby the for the Manufacturing and operation of the entire sensor system, consisting from the surface wave sensor and the assigned evaluation unit.

Einer Ausführung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass der Oberflächenwellensensor zwei Wellenlaufstreckenelemente aufweist, die sich zusammen mit dem flächig ausgeführten Basiselement im Wesentlichen in einer Ebene erstrecken. Mit einem derartigen Oberflächenwellensensor können Verformungen des Fahrzeugluftreifens in zwei unterschiedlichen Richtungen nachgewiesen werden. Die beiden Wellenlaufstreckenelemente können dabei in einem bestimmten Winkel zueinander, vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sein. Die flächige Ausgestaltung des Oberflächenwellensensors trägt dazu bei, dass die Herstellung des Oberflächenwellensensors wesentlich vereinfacht wird und Herstellungskosten eingespart werden können.According to an embodiment of the inventive concept it is provided that the surface wave sensor has two wave path elements, which together with the flat executed Base element extend essentially in one plane. With a Such surface wave sensor can deform of the vehicle tire in two different directions. The two wave path elements can be in a certain Angles to one another, preferably arranged at right angles to one another his. The flat Design of the surface wave sensor contributes to this at that the manufacture of the surface wave sensor is essential is simplified and manufacturing costs can be saved.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der Oberflächensensor zwei Wellenlaufstreckenelemente aufweist, die in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können senkrecht zueinander stehenden Anteile der meistens komplexen Verformung des Fahrzeugluftreifens erfasst werden, wodurch sich die weitere Auswertung vereinfacht und eine präzisere Bestimmung der auf den Fahrzeugluftreifen wirkenden Kräfte möglich wird.According to an embodiment of the inventive concept it is provided that the surface sensor has two waveguide elements at a right angle are arranged to each other. In this way, they can be perpendicular to each other Proportion of the mostly complex deformation of the pneumatic vehicle tire are recorded, which simplifies further evaluation and a more precise one Determination of the forces acting on the pneumatic vehicle tire is possible.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Basiselement zwei flächige Bereicht aufweist, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wobei das jeweils einen Bereich des Basiselements zugeordnete Wellenlaufstreckenelement sich in der durch den jeweiligen Bereich des Basiselements vorgegebenen Ebene erstreckt. Auch bei einer derartigen Ausführung können die Wellenlaufstreckenelemente in einem beliebigen, vorzugsweise rechten Winkel zueinander angeordnet werden. Das Basiselement ist jedoch nicht flächig gestaltet, sondern führt aufgrund der komplexeren Gestaltung zu einer wesentlich verbesserten Verankerung des Basiselements in dem Fahrzeugreifen.It is preferably provided that the basic element two flat Has areas that are arranged at an angle to each other, wherein the respective wave section element assigned to a region of the base element in the plane specified by the respective area of the base element extends. In such an embodiment, the wave path elements can arranged at any, preferably right angle to each other become. However, the base element is not flat, but leads due to the more complex design for a significantly improved anchorage of the base member in the vehicle tire.

Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass eine piezokristalline Beschichtung die Oberfläche des Oberflächenwellensensors zumindest einseitig im wesentlichen vollständig bedeckt. Die mittels Funkimpulsen von der Auswerteeinheit an den Oberflächenwellensensor übertragene Energie wird durch die Wandlereinrichtung zumindest teilweise in Körperschallwellen umgewandelt, die sich ausgehend von der Wandlereinrichtung in dem Oberflächenwellensensor ausbreiten. Eine einfach aufgebaute Wandlereinrichtung besteht dabei im wesentlichen aus einem Bereich, bzw. einer Schicht aus piezokristallinem Material, welches durch die Spannungsschwankungen der empfangenen elektromagnetischen Wellen des Funksignals zu Schwingungen angeregt wird. Die dadurch erzeugten Körperschallwellen breiten sich vorzugsweise innerhalb des piezokristallinen Materials, aber auch innerhalb des gesamten Oberflächenwellensensors und des umgebenden Materials aus. Durch vorteilhafte Ausgestaltungen der Wandlereinrichtung kann dabei eine Vorzugsrichtung für die erzeugten Körperschallwellen vorgegeben werden. Wird zumindest eine Seite der Oberfläche des Oberflächenwellensensors und damit ausgehend von der Wandlereinrichtung auch eine Seite jedes Wellenlaufstreckenelements durchgehend mit einer piezokristallinen Beschichtung versehen, so können sich die Körperschallwellen dort mit nur geringer Dämpfung ausbreiten und ein Messsignal mit hoher Signalintensität erzeugen.An embodiment of the inventive concept according to it is provided that a piezocrystalline coating the surface of the surface wave sensor essentially completely covered at least on one side. The by means of radio pulses transmitted from the evaluation unit to the surface wave sensor Energy is at least partially absorbed by the converter device Structure-borne sound waves converted, which is based on the transducer device in the surface wave sensor spread. There is a simply constructed converter device essentially from an area or a layer of piezocrystalline Material that is caused by the voltage fluctuations of the received electromagnetic waves of the radio signal excited to vibrate becomes. The structure-borne sound waves generated by this preferably spread within the piezocrystalline material, however also within the entire surface wave sensor and the surrounding one Material. Through advantageous configurations of the converter device can be a preferred direction for the structure-borne sound waves generated be specified. If at least one side of the surface of the Surface acoustic wave sensor and thus starting from the converter device also one side of each Wave path element throughout with a piezocrystalline Provide coating, so can the structure-borne sound waves there with little damping spread and generate a measurement signal with high signal intensity.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die piezokristalline Beschichtung zumindest einen Teil der Wellenlaufstreckenelemente und einen Teil der Wandlereinrichtung bedeckt. Aus Kostengründen kann der Anteil des verwendeten piezokristallinen Materials reduziert werden, ohne wesentliche Einbußen bei der Signalintensität des Messsignals zu bewirken. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, zumindest einen Teil der Wandlereinrichtung sowie der Wellenlaufstreckenelemente mit einer durchgehenden piezokristallinen Beschichtung zu versehen Es sind jedoch auch andere Verteilungen der piezokristallinen Beschichtung auf der Oberfläche des Oberflächenwellensensors möglich und für verschiedene Anforderungen geeignet.According to another embodiment of the inventive concept, it is provided that the piezocrystalline coating covers at least part of the wave path elements and part of the transducer device. For reasons of cost, the proportion of the piezocrystalline material used can be reduced without causing significant losses in the signal intensity of the measurement signal. It has proven advantageous here, at least part of the converter device and to provide the continuous wave elements with a continuous piezocrystalline coating. However, other distributions of the piezocrystalline coating on the surface of the surface wave sensor are also possible and suitable for various requirements.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Fahrzeugreifen für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem in das Reifenmaterial eingebetteten, voranstehend beschriebenen Oberflächenwellensensor.The invention further relates to a vehicle tire for a motor vehicle with at least one embedded in the tire material, surface wave sensor described above.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Oberflächenwellensensor innerhalb der Reifenseitenwand angeordnet ist. Die Verformung der Reifenseitenwand aufgrund von an dem Fahrzeugreifen angreifender Kräfte ist mittlerweile ausreichend gut untersucht, um anhand der gemessenen Verformung der Reifenseitenwand mit hinlänglicher Genauigkeit auf die diese Verformung bewirkenden Kräfte zurückschließen zu können. Durch die Anordnung des Oberflächenwellensensors innerhalb der Reifenseitenwand können die dort erfolgenden Verformungen des Fahrzeugreifens besonders gut erfasst und zur Bestimmung der angreifenden Kräfte ausgewertet werden.It is advantageously provided that that the surface wave sensor is arranged within the tire sidewall. The deformation of the Tire sidewall due to attack on the vehicle tire personnel has meanwhile been investigated sufficiently to be able to use the measured Deformation of the tire sidewall with sufficient accuracy on the forces causing this deformation to be able to conclude. By the arrangement of the surface wave sensor inside the tire sidewall the deformations of the vehicle tire taking place there in particular well recorded and evaluated to determine the attacking forces.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Oberflächenwellensensor innerhalb der Reifenseitenwand in der Nähe des Wulstes angeordnet ist. Innerhalb des verdickten Wulstes können auch größere Oberflächenwellensensoren problemlos in den Fahrzeugreifen eingebettet werden, ohne dass eine baldige Beschädigung der Oberflächenwellensensoren durch mechanische Beanspruchung oder eine Beeinträchtigung der Laufeigenschaften des Fahrzeugreifens zu befürchten wäre. Die Oberflächenwellensensoren können im Bereich des Wulstes mit einfachen Mitteln sicher verankert werden. Eine Verankerung des Basiselements des Oberflächenwellensensors mit einem oder mehreren vergleichsweise biegesteifen Wulstkernen hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen.It is preferably provided that the surface wave sensor is arranged within the tire sidewall in the vicinity of the bead. Larger surface wave sensors can also be located within the thickened bead can be embedded in the vehicle tires without any problems soon damage of the surface wave sensors mechanical stress or an impairment of the running properties to fear the vehicle tire would. The Surface acoustic wave sensors can be securely anchored in the area of the bead using simple means. Anchoring the base element of the surface wave sensor with a or several comparatively rigid bead cores proven to be advantageous in practice.

Einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass der Oberflächenwellensensors im Laufflächenbereich, vorzugsweise zwischen der Laufflächenbasis und der obersten Gürtellage angeordnet ist. An dieser Stelle des Fahrzeugreifens lassen sich Verformungen nachweisen, die eine besonders genaue Bestimmung der maximal übertragbaren Artkräfte sowie der tatsächlich auf die Fahrbahn übertragenen Radkräfte erlauben.Another embodiment of the inventive concept According to it is provided that the surface wave sensor in the tread area, preferably between the tread base and the top belt layer is arranged. At this point the vehicle tire can be Verify deformations that allow a particularly precise determination of the maximum transferable Artkräfte as well as that actually transferred to the road Allow wheel forces.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.Exemplary embodiments of the Invention closer explains which are shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 einen schematischen Aufbau eines Oberflächenwellensensors mit zwei Wellenlaufstreckenelementen, 1 1 shows a schematic structure of a surface wave sensor with two wave path elements,

2 eine schematische Darstellung eines Oberflächenwellensensors, dessen Basiselement im Bereich von Wulstkernen eines nicht dargestellten Fahrzeugreifens verankert ist, 2 1 shows a schematic representation of a surface wave sensor, the base element of which is anchored in the region of the bead cores of a vehicle tire, not shown,

3 eine geschnittene Darstellung einer Teilansicht eines Fahrzeugreifens mit einem im Wulstbereich angeordneten Oberflächenwellensensor, 3 2 shows a sectional illustration of a partial view of a vehicle tire with a surface wave sensor arranged in the bead region,

4 eine vergrößerte Darstellung des Teilbereich IV in 3, 4 an enlarged view of section IV in 3 .

5 eine geschnittene Teilansicht eines Fahrzeugreifens mit einer anderen Ausführungsform eines im Wulstbereich angeordneten Oberflächenwellensensors und 5 a partial sectional view of a vehicle tire with another embodiment of a surface wave sensor arranged in the bead area and

6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VI in 5. 6 an enlarged view of section VI in 5 ,

Der in 1 dargestellte schematische Aufbau eines Oberflächenwellensensors 1 weist ein im wesentliches L-förmiges Basiselement 2 auf. Mit dem Basiselement 2 sind zwei Wellenlaufstreckenelemente 3 verbunden. Die Wellenlaufstreckenelemente sind dabei so an dem L-förmigen Basiselement 2 angeordnet, dass die Hauptverformungsebenen der Wellenlaufstreckenelemente 3 senkrecht zueinander angeordnet sind.The in 1 Shown schematic structure of a surface wave sensor 1 has an essentially L-shaped base element 2 on. With the basic element 2 are two wave path elements 3 connected. The wave path elements are so on the L-shaped base element 2 arranged that the main deformation planes of the waveguide elements 3 are arranged perpendicular to each other.

Die beiden Wellenlaufstreckenelemente 3 sind jeweils an einer Oberfläche vollständig mit einer Schicht aus piezoelektrischem Material 4 bedeckt. Im Bereich des Basiselements 2 sind in jedem Wellenlaufstreckenelement 3 jeweils ein Wandlerelement 5 in die Schicht aus piezoelektrischem Material 4 eingebettet. Zusammen mit den Anschlussleitungen 6 für die Sende- und Empfangsantenne 7 bilden die Wandlerelemente 5 die Wandlereinrichtung 8.The two wave path elements 3 are each completely on one surface with a layer of piezoelectric material 4 covered. In the area of the base element 2 are in every wave path element 3 one converter element each 5 into the layer of piezoelectric material 4 embedded. Together with the connecting cables 6 for the transmitting and receiving antenna 7 form the converter elements 5 the converter device 8th ,

An dem der Wandlereinrichtung 8 entgegengesetzten Ende befinden sich mehrere Reflexionselemente 9 in der Schicht aus piezoelektrischem Material 4 eines jeden Wellenlaufstreckenelements 3. Diese Reflexionselemente 9 bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus linienförmigen Unterbrechungen der Schicht aus piezoelektrischem Material 4. Der Abstand der Reflexionselemente 9 zu der gemeinsamen Wandlereinrichtung 8 ist für beide Wellenlaufstreckenelemente für alle Reflexionselemente 9 jeweils unterschiedlich. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei denen mehrere Reflexionselemente 9 einen übereinstimmenden Abstand zur gemeinsamen Wandlereinrichtung aufweisen und nur mindestens ein Reflexionselement 9 eines jeden Wellenlaufstreckenelements 3 einen sich von allen anderen Reflexionselementen 9 unterscheidenden Abstand zur Wandlereinrichtung 8 aufweist. Der Aufbau des Oberflächenwellensensors 1 kann auch dahingehend vereinfacht werden, dass für jedes Wellenlaufstreckenelement 3 nur ein einziges Reflexionselement 9 mit jeweils unterschiedlichem Abstand zu der gemeinsamen Wandlereinrichtung 8 vorgesehen ist.On that of the converter device 8th on the opposite end there are several reflection elements 9 in the layer of piezoelectric material 4 of each wave path element 3 , These reflection elements 9 consist in the illustrated embodiment of linear interruptions in the layer of piezoelectric material 4 , The distance of the reflection elements 9 to the common converter device 8th is for both wave path elements for all reflection elements 9 each different. However, designs are also conceivable in which several reflection elements 9 have a corresponding distance from the common transducer device and only at least one reflection element 9 of each wave path element 3 one from all other reflection elements 9 distinctive distance to the converter device 8th having. The structure of the surface wave sensor 1 can also be simplified in that for each waveguide element 3 just a single reflection element 9 at different distances from the common transducer device 8th is provided.

Während im dargestellten Ausführungsbeispiel die Schicht aus piezoelektrischem Material 4 jeweils eine Seite eines jeden Wellenlaufstreckenelements 3 vollständig bedeckt, sind auch andere Ausführungen möglich, bei denen die Schicht aus piezoelektrischem Material 4 nur einen Teil einer Oberfläche eines jeden Wellenlaufstreckenelements 3 bedeckt. Falls es die Signalintensität des in dem Wellenlaufstreckenelement 3 reflektierten Messsignals zulässt, kann die Schicht aus piezoelektrischem Material 4 auch auf einen Bereich um die jeweiligen Wandlerelemente 5 herum beschränkt werden.While in the illustrated embodiment, the layer made of piezoelectric material 4 one side of each wave path element 3 completely covered, other designs are also possible in which the layer of piezo electrical material 4 only part of a surface of each waveguide element 3 covered. If it is the signal intensity of that in the waveguide element 3 allows reflected measurement signal, the layer of piezoelectric material 4 also to an area around the respective transducer elements 5 be restricted around.

Bei dem in 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel des Oberflächenwellensensors 1 ist das Basiselement 2 im Bereich von Wulstkernen 10 in einem nicht dargestellten Fahrzeugreifen verankert. Dazu ist das Basiselement 2 so ausgeformt, dass an die Abmessungen der Wulstkerne 10 angepasste Ausnehmungen und Vorsprünge einzelne Wulstkerne 10 umgreifen und eine im wesentlichen formschlüssige Verbindung bilden.At the in 2 schematically illustrated embodiment of the surface wave sensor 1 is the basic element 2 in the area of bead cores 10 anchored in a vehicle tire, not shown. This is the basic element 2 shaped to match the dimensions of the bead cores 10 adapted recesses and protrusions individual bead cores 10 reach around and form an essentially positive connection.

In 3 ist in geschnittener Darstellung ein Teilbereich eines Fahrzeugreifens 11 mit einer profilierten Lauffläche 12 und einem Reifenwulst 13 dargestellt. Neben der Karkasse 14 sind mehrere Gürtellagen 15 in dem Reifenmaterial eingebettet. Im Bereich des Reifenwulstes 13 umschlingt die Karkasse 14 mehrere Wulstkerne 10 und den im Bereich der Wulstkerne 10 eingebetteten Oberflächenwellensensor 1.In 3 is a section of a vehicle tire in a sectional view 11 with a profiled tread 12 and a tire bead 13 shown. Next to the carcass 14 are several belt layers 15 embedded in the tire material. In the area of the tire bead 13 wraps around the carcass 14 several bead cores 10 and that in the area of the bead cores 10 embedded surface wave sensor 1 ,

In 4 wird der Bereich um den eingebetteten Oberflächenwellensensor 1 vergrößert dargestellt. Das Basiselement des Oberflächenwellensensors 1 ist mit den unmittelbar benachbarten Wulstkernen 10 verbunden. Die beiden Wellenlaufstreckenelemente 3 sind rechtwinklig zueinander angeordnet und in Richtung der Reifenseitenwand hin ausgerichtet. Bei dieser Anordnung des Oberflächenwellensensors 1 lassen sich Verformungen des Fahrzeugreifens im Bereich unmittelbar anschließend an den Wulst 13 sowie im Bereich der Reifenseitenwand ausreichend präzise erfassen. Gleichzeitig ist durch die Anordnung des Oberflächenwellensensors 1 im Bereich des Wulstes 13 und geschützt durch die umgebende Karkasse 14 der Oberflächenwellensensor 1 weitgehend vor mechanischer Beanspruchung geschützt. Auch bietet der Wulstbereich 13 des Fahrzeugreifens 11 ausreichend Platz für die geeignete Anordnung des Oberflächenwellensensors 1.In 4 becomes the area around the embedded surface wave sensor 1 shown enlarged. The basic element of the surface wave sensor 1 is with the immediately adjacent bead cores 10 connected. The two wave path elements 3 are arranged at right angles to each other and aligned in the direction of the tire sidewall. With this arrangement of the surface wave sensor 1 deformation of the vehicle tire in the area immediately after the bead 13 as well as in the area of the tire sidewall with sufficient precision. At the same time is due to the arrangement of the surface wave sensor 1 in the area of the bead 13 and protected by the surrounding carcass 14 the surface wave sensor 1 largely protected against mechanical stress. The bead area also offers 13 of the vehicle tire 11 sufficient space for the suitable arrangement of the surface wave sensor 1 ,

Die weitgehend den 3 und 4 entsprechenden 5 und 6 zeigen eine vergleichbare Anordnung eines anders gestalteten Oberflächenwellensensors 1' im Bereich des Wulstes 13 des Fahrzeugreifens 11. Dabei sind die Wellenlaufstreckenelemente 3 des Oberflächenwellensensors 1' im wesentlichen V-förmig flächig in einer Ebene in Richtung der Seitenwand des Fahrzeugreifens 11 angeordnet. Mit dieser Anordnung der Wellenlaufstreckenelemente 3 des Oberflächenwellensensors 1' können gleichzeitig Komponenten der Verformung des Fahrzeugreifens gemessen werden, die im Vergleich zu der Ausführung des Oberflächenwellensensors 1 für andere Auswertungen oder Anforderungen vorteilhaft sind.The largely the 3 and 4 appropriate 5 and 6 show a comparable arrangement of a differently designed surface wave sensor 1' in the area of the bead 13 of the vehicle tire 11 , Here are the wave path elements 3 of the surface wave sensor 1' substantially V-shaped in a plane in the direction of the side wall of the vehicle tire 11 arranged. With this arrangement of the wave path elements 3 of the surface wave sensor 1' components of the deformation of the vehicle tire can be measured at the same time, compared to the design of the surface wave sensor 1 are advantageous for other evaluations or requirements.

Claims

Surface wave sensor with a base element, with which a waveguide element is connected, which has at least one reflection element, a transducer device for converting between electromagnetic signals and mechanical vibrations being arranged at least in the region of the base element, the transducer device being electrically conductively connected to at least one antenna wire and in mechanical interaction with the wave path element, characterized in that with the base element ( 2 ) at least one further wave path element ( 3 ) at an angle relative to the first wave path element ( 3 ) is connected, the at least one further wave path element ( 3 ) also in mechanical interaction with the converter device ( 8th ), and wherein each of the wave path elements ( 3 ) at least one reflection element ( 9 ), which is one of all other reflection elements ( 9 ) different distance from the converter device ( 8th ) having.

Surface wave sensor according to claim 1, characterized in that the surface wave sensor ( 1' ) two wave path elements ( 3 ) which, together with the flat base element ( 2 ) extend essentially in one plane.

Surface wave sensor according to claim 1, characterized in that the surface wave sensor ( 1 ) two wave path elements ( 3 ) which are arranged at right angles to each other.

Surface wave sensor according to claim 1, characterized in that the base element ( 2 ) has two planar areas which are arranged at an angle to one another, with each area of the base element ( 2 ) assigned wave path elements ( 3 ) through the respective area of the base element ( 2 ) specified level.

Surface wave sensor according to claim 1, characterized in that a piezocrystalline coating ( 4 ) the surface of the surface wave sensor ( 1 . 1' ) essentially completely covered at least on one side.

Surface wave sensor according to claim 1, characterized in that the piezocrystalline coating ( 4 ) at least part of the wave path elements ( 3 ) and part of the converter device ( 8th ) covered.

Vehicle tires for a motor vehicle, thereby characterized in that at least one surface wave sensor ( 1 . 1' ) is embedded in the tire material according to any one of claims 1-6.

Vehicle tire according to claim 7, characterized in that the surface wave sensor ( 1 . 1' ) is arranged inside the tire sidewall.

Vehicle tire according to claim 7, characterized in that the surface wave sensor ( 1 . 1' ) inside the tire sidewall near the bead ( 13 ) is arranged.

Vehicle tire according to claim 7, characterized in that the surface wave sensor ( 1 . 1' ) in the tread area ( 12 ) preferably between the tread base and the top belt layer ( 15 ) is arranged.