WO2009027424A1 - Reifenmodul sowie verfahren zur signalaufbereitung - Google Patents

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WO2009027424A1
WO2009027424A1 PCT/EP2008/061202 EP2008061202W WO2009027424A1 WO 2009027424 A1 WO2009027424 A1 WO 2009027424A1 EP 2008061202 W EP2008061202 W EP 2008061202W WO 2009027424 A1 WO2009027424 A1 WO 2009027424A1
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WO
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tire
signal
tire module
piezoelectric element
voltage signal
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Application number
PCT/EP2008/061202
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Inventor
Stefan Kammann
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/064—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle comprising tyre mounted deformation sensors, e.g. to determine road contact area

Definitions

  • the invention relates to a tire module according to the preamble of claim 1, its use in a tire pressure monitoring system and a signal conditioning method according to the preamble of claim 9.
  • a tire module is arranged on each wheel, in particular in the interior of the tire.
  • a tire module usually comprises at least one sensor, e.g. for the detection of the tire air pressure or the tire temperature, optionally an associated evaluation electronics and a transmitting unit for transmitting the sensor data to a central unit on the vehicle.
  • the tire air pressure represents the Latschauer, ie the length of the contact surface between the tire and the ground, a characteristic of the condition of the tire, by which an overload of the tire can be detected, for example, by a too low air pressure or by a not to the Loading adapted air pressure is caused.
  • the latitudinal length possibly together with a measured tire pressure, can be used for Determining the center of gravity of the vehicle or the loading of the vehicle are used.
  • a piezoelectric element in the tire, which measures the wheel speed and / or the Latschin based on the changes in acceleration in the tire and / or the deformation of the tire at Latscheinhoff and Latschaustritt.
  • a piezoelectric element arranged in the tire is also used to convert mechanical energy into electrical energy.
  • a rectifier is arranged in the tire, which generates a DC voltage for supplying the electronic components of the tire module from the AC signal of the piezoelectric element.
  • DE 44 02 136 A1 discloses a system for determining the operating parameters of vehicle tires, in which integrated in the vehicle tire, a carrier unit is arranged, which carries a sensor unit with at least one detector and an evaluation. On the carrier body serving for supplying energy to the system components piezoelectric element is arranged, which also serves as a sensor for tire rotation. The system is integrated into the tire rubber, so that due to the piezoelectric effect due to the cyclically changing hydrostatic compressive stresses in the tire rubber electrical energy is obtained. From the voltage applied to the electrodes of the piezoelectric element AC voltage is provided by a rectifier circuit, a DC voltage for supplying the system components.
  • DE 10 2004 031 810 A1 describes a sensor transponder with a piezoelectric element which is arranged in a pneumatic vehicle tire, wherein the piezoelectric element see element on the tire inside the tread opposite is arranged.
  • the signal of the piezoelectric element is used to determine the wheel speed and the piezoelectric element provides all the energy for the supply of the electronic components of the sensor transponder and for data transmission.
  • a method for determining the tire inflation pressure and the wheel load of a vehicle tire is described in DE 103 29 700 Al.
  • the latitudinal length is also determined, which is determined directly from the AC voltage signal of a piezoelectric sensor for deformation measurement, which is integrated in the vehicle tire.
  • DE 10 2004 001 250 A1 discloses a device for determining the lateral position of wheels, which device comprises on each wheel a sensor unit for detecting the deformation of the tire in the case of slippage. From the deformation data during cornering, the latitudinal lengths of the wheels are determined and used to determine the lateral positions of the wheels.
  • the invention has for its object to provide an improved tire module with a piezoelectric element and a method for processing the output of a piezoelectric element, which allows a simple and reliable determination of the latitudinal length.
  • the latency should be determined as accurately as possible.
  • the costs for producing the tire module or for implementing the method should be low.
  • the invention is based on the idea of separating the alternating voltage signal, which is generated by a piezoelectric element arranged in a tire module in a lap, into two partial signals, one partial signal representing the positive portions of the voltage signal and the other partial signal represents the negative components of the voltage signal.
  • the element arranged in the tire module is a piezoelectric element, since a piezoelectric element supplies a sufficiently strong AC signal for further signal evaluation.
  • At least one of the two resulting partial signals is evaluated to determine a tire condition quantity.
  • the accuracy of determining the tire population size is increased.
  • the two resulting partial signals are particularly preferably evaluated separately to determine the tire condition size.
  • the two partial signals are evaluated to determine a characteristic which is a measure of the latitudinal length of the tire or represents a further development of the invention.
  • the partial signal is preferably used evaluated for the detection of a Latscheinwooes and the other sub-signal for detecting a Latscheaustrittes.
  • the piezoelectric element is preferably used in addition to the generation of electrical energy.
  • the voltage signal of the piezoelectric element and / or one or both of the component signals for supplying energy to at least one electronic component of the tire module is / are used.
  • the electronic component (s) is particularly preferably a sensor (for example tire pressure sensor and / or tire temperature sensor) and / or an evaluation circuit and / or a transmission device.
  • the tire module is preferably attached to an inside of the tire in a region that is deformed during a sheet pass.
  • the deformation forces are transmitted to the piezoelectric element and this is also deformed by the deformation of the tire in a Latsch barnlauf.
  • the mechanical energy is converted by the piezoelectric element into an alternating voltage.
  • the conditioning circuit in which the positive components of the voltage signal of the piezoelectric element are separated from the negative components of the voltage signal of the piezoelectric element and two corresponding partial signals are output, comprises four diodes.
  • the tire module comprises an evaluation circuit in which a partial signal for determining a tire condition variable is evaluated or both partial signals are evaluated for determining a tire condition variable.
  • an electronic evaluation circuit is arranged in the tire module, in which a parameter is determined from the partial signals, which is a measure of the latitudinal length of the tire.
  • the tire module is attached to an inner side of the tire in a region of the tread and comprises a piezoelectric element which is also deformed in a deformation of the tire in a Laces run, a support means on which at least one electronic component is arranged, and at least one battery for at least partially powering the tire module.
  • the carrier means is preferably a printed circuit board on which particularly preferably all electronic components of the tire module are arranged and / or to which all electronic components of the tire module are connected. So no further circuit board must be arranged in the tire module.
  • the piezoelectric element is preferably designed as a Latschsensor, based on the output signal is detected when the tire module in the landslide and / or exits.
  • the tire module at standstill of the vehicle can be disabled (eg no collection of pressure data or transmission of data) and the output of the piezoelectric latschsensors then used to activate the tire module when starting the vehicle after a standstill (so-called "Wake-up" function.)
  • the piezoelectric element is particularly preferably used exclusively as a load-sensitive sensor, not as a power supply, and the power supply is then ensured by the battery (s).
  • the support means and the battery are stacked with respect to an extension direction of the tire module, the support means and the battery being at least partially overlapped perpendicular to the extension direction, and the piezoelectric element is over or under or with respect to the extension direction arranged the carrier means and the battery, wherein the piezoelectric element is arranged in each case at least partially overlapping to the carrier means and to the battery perpendicular to the extension direction.
  • the expansion direction is particularly preferably the height of the tire module.
  • the three components carrier, battery and piezoelectric element are stacked in the tire module one above the other and at least partially overlapping each other to minimize the expansion of the tire module with respect to its footprint Therefore, no additional deflection limiting means are required for the piezoelectric element, which would again lead to an increase in the weight of the tire module.
  • the carrier, the battery and the piezoelectric element are preferably at least partially embedded in a potting compound.
  • the three components are completely embedded in the potting compound to achieve protection against environmental influences from all sides.
  • the stiffening of the piezoelectric element achieved by the potting material further minimizes the risk of breakage. Due to the compact design of the tire module ("stacking" of the components) less potting compound for embedding carrier, battery and piezoelectric element is required as in an arrangement next to each other, so that thereby an advantage in terms of the lowest possible weight of the tire module is achieved.
  • the piezoelectric element is attached directly to the battery or to the carrier.
  • the piezoelectric element is additionally protected by the battery or the carrier from excessive deformation.
  • the attachment is designed as a bond.
  • the piezoelectric element preferably comprises a carrier element made of metal and piezoelectric material, wherein the piezoelectric material is applied to the carrier element.
  • the support element serves by its rigidity directly as deformation limiting means for the piezoelectric material.
  • the carrier element is particularly preferably a brass disc or a brass plate.
  • the piezoelectric material is particularly preferably a piezoelectric ceramic.
  • the piezoelectric element is attached with its carrier element directly to the battery or to the carrier, most preferably by gluing.
  • the battery is electrically conductively connected to the carrier layer via a battery contact for supplying the electronic components of the carrier layer, wherein the piezoelectric element is electrically conductively connected to a battery contact.
  • the piezoelectric element is electrically conductively connected to a battery contact.
  • the piezoelectric element is also used to power the tire module according to another preferred embodiment of the tire module.
  • the tire module in particular on the support means, an electronic circuit which is designed such that the generated during deformation of the piezoelectric element e- lekthari voltage signal or one or both of the sub-signals is also used to power the tire module / are.
  • the electronic circuit particularly preferably comprises means for rectifying the piezoelectric voltage of the piezoelectric element.
  • the electronic circuit particularly preferably comprises means for storing the generated electrical energy. The additional power supply of the tire module by means of the piezoelectric element extends the life of the battery.
  • the invention also relates to the use of the tire module in a tire pressure monitoring system.
  • FIG. 4 shows an exemplary electronic circuit for the preparation according to the invention of an output signal of a piezoelectric element
  • 5 shows a first arrangement of components in an exemplary tire module
  • 6 shows a second arrangement of components in an exemplary tire module
  • Fig. 1 shows the rolling behavior of a tire 1 with a direction of rotation 2 of a motor vehicle, this behavior can be transferred to, for example, a motorcycle or a scooter, a commercial vehicle, a bicycle or aircraft.
  • the rolling behavior is shown here in an dealag- edized form on a flat surface 4.
  • the result is always a flattened footprint, the so-called Latsch 6.
  • the size, ie the length and width, the length of the latent run 8 is measured to Latschaustritt 10, and the shape of the patch 6 is inter alia dependent on tire characteristics, the wheel load , the tire pressure, the driving condition (longitudinal and lateral forces) and the speed.
  • the deformation of the tire 1 in the case of a sheet pass, especially the kink 14 in the case of the latent sheet 8 and the sheet outlet 10, and / or the change in the acting acceleration during the sheet pass can be measured with a piezoelectric element.
  • the tire module 12 is so in the Tire attached, that the piezoelectric element is deformed or deflected by the Walk movements and / or acceleration changes. This produces an alternating voltage signal at the electrodes of the piezoelectric element.
  • FIG. 2 schematically shows an exemplary course of an output signal of a piezoelectric element, which is arranged in a tire and is deformed by the tire deformation during a sheet pass.
  • the time t is plotted on the x-axis and the piezoelectric voltage U or a variable corresponding to it is plotted on the y-axis.
  • voltage peaks occur at latitude T 8 and L out Tio.
  • there is a negative voltage peak (peak) in the case of latitude T 8 and a positive voltage peak (peak) when latitude Ti 0 .
  • the tire module according to the invention comprises a circuit for the trouble-free preparation and evaluation of the signal 20.
  • the negative part of the signal 20 is separated from the positive part of the signal 20 (so-called selective rectification) and the resulting partial signals are evaluated separately.
  • Fig. 3 the result of an exemplary treatment and evaluation of an output signal 20 of a piezoelectric element is shown schematically.
  • the two lower curves 21 and 22 show the resulting curves of the two selectively rectified signals (signal conditioning).
  • Curve 21 represents the amount of the negative signal (of the negative signal component) and curve 22 the positive signal (the positive signal component) of the output signal 20 in the case of two strokes.
  • Curve 23 describes the evaluated shift signal (signal evaluation). tion).
  • the Latency signal 23 increases, at Latschaustritt Tio, which is indicated by the steeply rising edge in the positive signal portion 22, the Latency signal 23 drops again.
  • the latitudinal length 4 or the lathe time or the ratio of lathe time to wheel cycle time can thus be determined.
  • the signal 20 is sampled and digitized in order to be able to carry out a precise evaluation of the signal curve 20. This is more complicated than the above-described method of selective rectification of the piezoelectric element signal 20. Furthermore, in contrast to the evaluation method described here, the known evaluation consumes more current.
  • FIG. 4 shows an exemplary electronic circuit 45 for selective rectification.
  • the voltage across piezoelectric element 40 is selectively rectified by means of four diodes 41.
  • the positive signal component 22 and the negative signal portion 21 are tapped via the contacts Kl and K2.
  • the selectively rectified signals 21, 22 are used to determine the latitudinal length and / or associated magnitudes (lating time or ratio of lating time and round trip time, etc.).
  • the signals 21, 22 or also the output signal 20 are used to supply power to the electronic components of the tire module.
  • FIG. 5 schematically shows some relevant parts of an exemplary tire module.
  • Battery 50 is connected via an electrically conductive connection 51 with circuit board 52.
  • Battery 50 is below PCB
  • the battery 50 and the circuit board 52 are arranged at a certain distance in the z-direction, but it is also possible that the battery 50 is attached directly to the circuit board 52.
  • On printed circuit board 52 are other electronic components
  • a piezoelectric element 54 is attached below battery 50 to battery 50, for example. Piezo element 54 is connected via an electrical connection 55 to the printed circuit board 52.
  • FIG. 6 schematically shows an arrangement of relevant components in a further exemplary tire module.
  • Battery 50 is connected via an electrically conductive connection 51 with circuit board 52.
  • Battery 50 is disposed below circuit board 52 at a certain distance.
  • Piezoelectric element 54 is between terie 50 and circuit board 52 arranged. On printed circuit board 52 more electronic components 53 are attached.
  • the electronic components 53 may be e.g. to be one or more of the following: pressure sensor, temperature sensor, transmitter (e.g., RF transmitter), receiver (e.g., RF receiver), electronic conditioning circuit 45 and / or detector, rectifier, memory element.
  • the exemplary tire modules include a battery 50 and a piezoelectric (measuring) element 54.
  • the battery 50 preferably serves to supply the electronic components of the tire module.
  • the piezoelectric sensing element 54 preferably serves to determine or measure a tire condition size, in particular to determine or measure the latitudinal length 6 or a quantity associated therewith, e.g. the latschzeit.
  • the piezoelectric element 54 may also be used as a transducer element, i. used for generating electrical energy.
  • FIG. 7 schematically shows an exemplary tire module 60 with an arrangement of battery 50, printed circuit board 52 and piezoelectric element 54 in accordance with FIG. 6.
  • Battery 50, circuit board 52, piezoelectric E- element 54 and electronic components 53 are surrounded by a suitable potting 56.
  • the components are completely enclosed by the potting compound 56, however, only a few components or the components may be only partially enclosed by the potting compound 56.
  • the tire module 60 is provided by a container 57, which e.g. made of rubber, attached to tire 1.
  • container 57 is attached to the innerliner of the tire 1, e.g. glued or vulcanised.
  • Container 57 may e.g. an opening (not shown in Figure 7) through which tire module 60 may be removed from container 57 or inserted into container 57.
  • an exchange may take place.
  • piezo element 54 when stretched / compressed or flexed, e.g. at Latschein- 8 and Latschaustritt 10, a charge separation. If one uses the piezo-element 54 exclusively as a (lathe deformation) sensor - not as an energy converter - then the exact arrangement in the tire module is not of crucial importance for a proper functioning. Thus, a space-minimizing arrangement by stacking battery 50, circuit board 52 and piezoelectric element 54 is possible. As a result, the assembly of the tire module is simplified, resulting in lower production costs.
  • Piezo element 54 is, according to a further exemplary embodiment, a piezoelectric buzzer known per se.
  • FIG. 8 schematically shows an exemplary piezoelement 54 ', FIG. 5 a) showing this in plan view and FIG. 5 b) in side view.
  • the exemplary piezoelectric element 54 ' comprises a brass disc 30, on which piezoelectric material 31, in particular piezoceramic, is attached.
  • Piezo element 54 may be mounted, for example, under battery 50 (eg, FIG. 5), between board 52 and battery 50 (eg, FIG. 6 or 7), or directly to board 52 (not shown). It can be firmly connected to board 52 or battery 50 (for example, FIG. 5) or even without direct connection to these components 52, 50 are surrounded (eg, Fig. 7), since the force is ensured by the potting compound 56.
  • this comprises two batteries 50.
  • the two batteries 50 are arranged one above the other and the piezoelement 54 is arranged between the batteries 50 or above or below the batteries 50.
  • the piezo element 54 is electrically connected directly to a battery contact - so eliminates a contact.
  • the piezo element 54 arranged in the tire module can be used both as a signal transmitter (for example for the measurement of the lane) and as a microgenerator (energy converter). By varying the size of the element 54, the power output or voltage can be scaled.
  • the signals of the piezo element 54 are preferably evaluated to determine the latitudinal length 6.

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Abstract

Reifenmodul (12, 60) zur Erfassung von Reifenzustandsgrößen in einem Reifen (1), welches mindestens ein, insbesondere piezoelektrisches, Element (40, 54) umfasst, von welchem bei einem Latschdurchlauf (8, 10) eine Wechselspannung (U) erzeugt wird, wobei das Reifenmodul (12, 60) eine Aufbereitungsschaltung (45) umfasst, in welcher positive Anteile des Spannungssignals (20) des, insbesondere piezoelektrischen, Elementes (40, 54) von negativen Anteile des Spannungssignals (20) des, insbesondere piezoelektrischen, Elementes (40, 54) getrennt werden, so dass zwei Teilsignale (21, 22) ausgegeben werden, wobei das eine Teilsignal (21) die positiven Anteile des Spannungssignals (20) wiedergibt und das andere Teilsignal (22) die negativen Anteile des Spannungssignals (20) wiedergibt, sowie Verfahren zur Aufbereitung eines Wechselspannungssignals (20, U), welches von einem in einem Reifenmodul (12, 60) angeordneten, insbesondere piezoelektrischen, Element (40, 54) bei einem Latschdurchlauf (8, 10) eines Reifens (1) erzeugt wird.

Description

Reifenmodul sowie Verfahren zur Signalaufbereitung
Die Erfindung betrifft ein Reifenmodul gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, dessen Verwendung in einem Reifendrucküberwachungssystem sowie ein Verfahren zur Signalaufbereitung gemäß Oberbegriff von Anspruch 9.
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, z.B. zur Erfassung des Reifenluftdrucks oder der Reifentemperatur, gegebenenfalls eine zugeordnete Auswerteelektronik sowie eine Sendeeinheit zur Übertragung der Sensordaten an eine Zentraleinheit am Fahrzeug.
Neben dem Reifenluftdruck stellt die Latschlänge, d.h. die Länge der Kontaktfläche zwischen Reifen und Untergrund, eine für den Zustand des Reifens charakteristische Größe dar, anhand welcher eine Überlastung des Reifens erkannt werden kann, welche z.B. durch einen zu geringen Luftdruck oder durch einen nicht an die Beladung angepassten Luftdruck hervorgerufen wird. Des Weiteren kann die Latschlänge, e- ventuell gemeinsam mit einem gemessenen Reifendruck, zur Bestimmung der Schwerpunktslage des Fahrzeugs oder der Beladung des Fahrzeugs herangezogen werden.
Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, ein piezoelektrisches Element im Reifen anzuordnen, welches anhand der Beschleunigungsänderungen im Reifen und/oder der Verformung des Reifens bei Latscheintritt und Latschaustritt die Raddrehzahl und/oder die Latschlänge vermisst. Ein im Reifen angeordnetes piezoelektrisches Element wird dabei auch zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische E- nergie verwendet. Hierfür ist im Reifen ein Gleichrichter angeordnet, welcher aus dem Wechselspannungssignal des piezoelektrischen Elementes eine Gleichspannung zur Versorgung der elektronischen Bauteile des Reifenmoduls erzeugt.
So offenbart die DE 44 02 136 Al ein System zur Bestimmung der Betriebsparameter von Fahrzeugreifen, bei dem im Fahrzeugreifen integriert eine Trägereinheit angeordnet ist, welche eine Sensoreinheit mit mindestens einem Detektor und eine Auswerteelektronik trägt. Auf dem Trägerkörper ist ein zur Energieversorgung der Systemkomponenten dienendes piezoelektrisches Element angeordnet, das zugleich als Sensor für die Reifenumdrehung dient. Das System ist in den Reifengummi integriert, so dass aufgrund des piezoelektrischen Effektes aufgrund der sich im Reifengummi zyklisch ändernden hydrostatischen Druckspannungen elektrische Energie gewonnen wird. Aus der an den Elektroden des piezoelektrischen Elementes anliegenden Wechselspannung wird durch eine Gleichrichterschaltung eine Gleichspannung zur Verfügung gestellt zur Versorgung der Systemkomponenten.
Die DE 10 2004 031 810 Al beschreibt einen Sensortranspon- der mit einem piezoelektrischen Element, welcher in einem Fahrzeugluftreifen angeordnet ist, wobei das piezoelektri- sehe Element an der Reifeninnenseite dem Laufstreifen gegenüberliegend angeordnet ist. Das Signal des piezoelektrischen Elements wird dabei zur Bestimmung der Raddrehzahl verwendet und das piezoelektrische Element liefert die gesamte Energie zur Versorgung der elektronischen Komponenten des Sensortransponders sowie zur Datenübertragung.
Ein Verfahren zur Ermittlung des Reifenfülldruckes und der Radlast eines Fahrzeugreifens wird in der DE 103 29 700 Al beschrieben. Hierzu wird auch die Latschlänge ermittelt, welche direkt aus dem Wechselspannungssignal eines piezoelektrischen Sensors zur Verformungsmessung bestimmt wird, welcher in den Fahrzeugreifen integriert ist.
In der DE 10 2004 001 250 Al wird eine Vorrichtung zur Ermittlung der Seitenposition von Rädern offenbart, welche an jedem Rad eine Sensoreinheit zur Erfassung der Verformung des Reifens bei Latschdurchlauf umfasst. Aus den Deformationsdaten bei Kurvenfahrt werden die Latschlängen der Räder bestimmt und daraus die Seitenpositionen der Räder ermittelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Reifenmodul mit einem piezoelektrischen Element sowie ein Verfahren zur Aufbereitung des Ausgangssignals eines piezoelektrischen Elements bereitzustellen, welches eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Latschlänge ermöglicht. Dabei soll die Latschlänge möglichst genau bestimmt werden. Des Weiteren sollen die Kosten zur Herstellung des Reifenmoduls bzw. zur Realisierung des Verfahrens gering sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Reifenmodul gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst . Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, das Wechselspannungssignal, welches von einem in einem Reifenmodul in einem Reifen angeordneten piezoelektrischen Element bei einem Latschdurchlauf erzeugt wird, in zwei Teilsignale auf zu trennen, wobei das eine Teilsignal die positiven Anteile des Spannungssignals wiedergibt und das andere Teilsignal die negativen Anteile des Spannungssignals wiedergibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem in dem Reifenmodul angeordneten Element um ein piezoelektrisches Element, da ein piezoelektrisches Element eine zur weiteren Signalauswertung ausreichend starkes Wechselspannungssignal liefert.
Bevorzugt wird zumindest eines der beiden entstandenen Teilsignale ausgewertet, um eine Reifenzustandsgröße zu bestimmen. Durch die Auswertung eines „rauschfreien" Teilsignals wird die Genauigkeit der Bestimmung der Reifenzu- standsgröße erhöht. Um die Genauigkeit weiter zu erhöhen oder einen zweiten, unabhängigen Wert für die Reifenzu- standsgröße zu erhalten, werden besonders bevorzugt die beiden entstandenen Teilsignale getrennt ausgewertet, um die Reifenzustandsgröße zu bestimmen.
Da die Latschlänge eine relevante Größe für eine Erkennung einer Überlastung des Reifens und/oder für eine Beladungserkennung des Fahrzeuges ist, werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die beiden Teilsignale zur Bestimmung einer Kenngröße ausgewertet, welche ein Maß für die Latschlänge des Reifens ist oder darstellt.
Um neben der Latschlänge auch die Raddrehzahl aus dem Spannungssignal des piezoelektrischen Elementes mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, wird bevorzugt das eine Teilsignal zur Erkennung eines Latscheintrittes und das andere Teilsignal zur Erkennung eines Latscheaustrittes ausgewertet.
Um die Energieversorgung des Reifenmoduls zu unterstützen und so z.B. die Lebensdauer einer Reifenmodulbatterie zu verlängern, dient das piezoelektrische Element bevorzugt zusätzlich zur Erzeugung von elektrischer Energie. Dazu wird/werden das Spannungssignal des piezoelektrischen Elementes und/oder eines oder beide der Teilsignale zur Energieversorgung mindestens einer elektronischen Komponente des Reifenmoduls herangezogen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der/den elektronischen Komponente (n) um einen Sensor (z.B. Reifendrucksensor und/oder Reifentemperatursensor) und/oder eine Auswerteschaltung und/oder eine Sendeeinrichtung.
Das Reifenmodul ist bevorzugt an einer Innenseite des Reifens in einem Bereich, welcher bei einem Latschdurchlauf verformt wird, befestigt. So werden die Verformungskräfte auf das piezoelektrische Element übertragen und dieses wird durch die Verformung des Reifens bei einem Latschdurchlauf ebenfalls verformt. Die mechanische Energie wird von dem piezoelektrischen Element in eine Wechselspannung umgesetzt .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifenmoduls umfasst die Aufbereitungsschaltung, in welcher die positiven Anteile des Spannungssignals des piezoelektrischen Elementes von den negativen Anteilen des Spannungssignals des piezoelektrischen Elementes getrennt werden und zwei entsprechende Teilsignale ausgegeben werden, vier Dioden. Ebenso ist es bevorzugt, dass das Reifenmodul eine Auswerteschaltung umfasst, in welcher ein Teilsignal zur Bestimmung einer Reifenzustandsgröße ausgewertet wird oder beide Teilsignale zur Bestimmung einer Reifenzustandsgröße ausgewertet werden. Besonders bevorzugt ist in dem Reifenmodul eine elektronische Auswerteschaltung angeordnet, in welcher aus den Teilsignalen eine Kenngröße ermittelt wird, welche ein Maß für die Latschlänge des Reifens ist. So können aus den Informationen eines oder mehrerer Latschsensoren am Fahrzeug Rückschlüsse auf die Beladung des Fahrzeugs gezogen werden oder zusätzliche Informationen zur Reifenüberwachung gewonnen werden. Hierzu werden die bestimmten Latschlängen der einzelnen Reifen untereinander oder jeweils mit zuvor eingelernten Vergleichsgrößen oder mit jeweils vorgegebenen Vergleichsgrößen verglichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifenmoduls ist das Reifenmodul an einer Innenseite des Reifens in einem Bereich der Lauffläche befestigt und umfasst ein piezoelektrisches Element, welches bei einer Verformung des Reifens bei einem Latschdurchlauf e- benfalls verformt wird, ein Trägermittel, auf welchem mindestens ein elektronisches Bauelement angeordnet ist, und mindestens eine Batterie zur zumindest teilweisen Energieversorgung des Reifenmoduls.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Trägermittel um eine Leiterplatte, auf welcher besonders bevorzugt alle elektronischen Bauelemente des Reifenmoduls angeordnet und/oder mit welcher alle elektronischen Bauelemente des Reifenmoduls verbunden sind. So muss keine weitere Leiterplatte im Reifenmodul angeordnet sein. Das piezoelektrische Element ist bevorzugt als ein Latschsensor ausgeführt, anhand dessen Ausgangssignal erkannt wird, wenn das Reifenmodul in den Latsch ein- und/oder austritt. So kann zur Schonung der Batterie des Reifenmoduls das Reifenmodul bei Stillstand des Fahrzeuges deaktiviert werden (z.B. keine Erfassung von Druckdaten oder Sendung von Daten) und das Ausgangssignal des piezoelektrischen Latschsensors dann zur Aktivierung des Reifenmoduls bei Anfahren des Fahrzeugs nach dem Stillstand herangezogen werden (sogenannte ,,Wake-up"-Funktion) . Besonders bevorzugt wird das piezoelektrische Element ausschließlich als Latschsensor, und nicht zur Energieversorgung, eingesetzt. Die Energieversorgung wird dann von der/den Batterie (n) sichergestellt .
Um den im Reifen auftretenden Belastungen standzuhalten, ist es vor allem für ein Reifenmodul, welches im Reifeninneren im Bereich der Lauffläche angebracht ist, notwendig, dass es möglichst kompakt ist. Außerdem soll eine Unwucht des Reifens sowie Reifenschäden vermieden werden. Daher sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Reifenmoduls das Trägermittel und die Batterie bezüglich einer Ausdehnungsrichtung des Reifenmoduls übereinander angeordnet, wobei das Trägermittel und die Batterie senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung zumindest teilweise überlappend angeordnet sind, und das piezoelektrische Element ist bezüglich der Ausdehnungsrichtung über oder unter oder zwischen dem Trägermittel und der Batterie angeordnet, wobei das piezoelektrische Element jeweils zu dem Trägermittel und zu der Batterie senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung zumindest teilweise überlappend angeordnet ist. Bei der Ausdehnungsrichtung handelt es sich besonders bevorzugt um die Höhe des Reifenmoduls. Vereinfacht ausgedrückt, die drei Komponenten Trägermittel, Batterie und piezoelektrisches Element werden in dem Reifenmodul übereinander und zumindest teilweise einander überlappend angeordnet („gestapelt"), um die Ausdehnung des Reifenmoduls bezüglich seiner Grundfläche möglichst gering zu halten. So werden die auf das Reifenmodul bei Latschdurchlauf wirkenden Verformungskräfte möglichst gering gehalten, wodurch das piezoelektrische Element vor übermäßiger Verformung geschützt wird, welche zum Bruch des piezoelektrischen Materials führen kann. Es sind somit keine zusätzlichen Auslenkungsbegrenzungsmittel für das piezoelektrische Element notwendig, welche wieder zu einer Erhöhung des Gewichts des Reifenmoduls führen würden.
Um einen weiteren Schutz des piezoelektrischen Elementes gegen Beschädigung zu erzielen, sind das Trägermittel, die Batterie und das piezoelektrische Element bevorzugt zumindest teilweise in eine Vergussmasse eingebettet. Besonders bevorzugt sind die drei Komponenten vollständig in die Vergussmasse eingebettet, um einen Schutz vor Umgebungseinflüssen von allen Seiten zu erreichen. Durch die durch das Vergussmaterial erzielte Versteifung des piezoelektrischen Elementes wird die Bruchgefahr weiter minimiert. Aufgrund der kompakten Bauweise des Reifenmoduls („Stapelung" der Komponenten) wird weniger Vergussmasse zur Einbettung von Trägermittel, Batterie und piezoelektrischem Element benötigt als bei einer Anordnung nebeneinander, so dass hierdurch ein Vorteil in Bezug auf ein möglichst geringes Gewicht des Reifenmoduls erreicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Reifenmoduls ist das piezoelektrische Element direkt an der Batterie o- der an dem Trägermittel angebracht. Hierdurch wird das piezoelektrische Element noch zusätzlich durch die Batterie oder das Trägermittel vor übermäßiger Verformung geschützt. Besonders einfach und kostengünstig ist die Anbringung als eine Klebung ausgeführt.
Das piezoelektrische Element umfasst bevorzugt ein Trägerelement aus Metall und piezoelektrisches Material, wobei das piezoelektrische Material auf dem Trägerelement aufgebracht ist. So dient das Trägerelement durch seine Steifigkeit direkt als Verformungsbegrenzungsmittel für das piezoelektrische Material. Das Trägerelement ist besonders bevorzugt eine Messingscheibe oder eine Messingplatte. Bei dem piezoelektrischen Material handelt es sich besonders bevorzugt um eine piezoelektrische Keramik. Besonders bevorzugt wird das piezoelektrische Element mit seinem Trägerelement direkt an der Batterie oder an dem Trägermittel angebracht, ganz besonders bevorzugt durch Klebung.
Bevorzugt ist zur Versorgung der elektronischen Bauelemente der Trägerschicht die Batterie über einen Batteriekontakt elektrisch leitend mit der Trägerschicht verbunden, wobei das piezoelektrische Element elektrisch leitend mit einem Batteriekontakt verbunden ist. Hierdurch wird eine Kontak- tierung zwischen Trägerschicht und piezoelektrischem Element eingespart.
Das piezoelektrische Element wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Reifenmoduls auch zur Energieversorgung des Reifenmoduls genutzt. Hierzu umfasst das Reifenmodul, insbesondere auf dem Trägermittel, eine elektronische Schaltung, welche derart ausgeführt ist, dass die bei Verformung des piezoelektrischen Elementes erzeugte e- lektrische Spannungssignal oder eines oder beide der Teilsignale auch zur Energieversorgung des Reifenmoduls genutzt wird/werden. So umfasst die elektronische Schaltung besonders bevorzugt Mittel zur Gleichrichtung der Piezospannung des piezoelektrischen Elements. Ebenso umfasst die elektronische Schaltung besonders bevorzugt Mittel zur Speicherung der erzeugten elektrischen Energie. Durch die zusätzliche Energieversorgung des Reifenmoduls mit Hilfe des piezoelektrischen Elements wird die Lebensdauer der Batterie verlängert .
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Reifenmoduls in einem Reifendrucküberwachungssystem.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch
Fig. 1 einen auf einem Untergrund abrollenden Reifen,
Fig. 2 einen beispielsgemäßen Verlauf eines Ausgangssignals eines piezoelektrischen Elementes in einem Reifen,
Fig. 3 Signale nach beispielsgemäßer Aufbereitung und Auswertung eines Ausgangssignals eines piezoelektrischen Elementes in einem Reifen,
Fig. 4 eine beispielsgemäße elektronische Schaltung zur erfindungsgemäßen Aufbereitung eines Ausgangssignals eines piezoelektrischen Elementes,
Fig. 5 eine erste Anordnung von Komponenten in einem beispielsgemäßen Reifenmodul, Fig. 6 eine zweite Anordnung von Komponenten in einem beispielsgemäßen Reifenmodul,
Fig. 7 ein beispielgemäßes Reifenmodul mit Anbringung am Reifen, und
Fig. 8 ein beispielsgemäßes piezoelektrisches Element.
Fig. 1 zeigt das Abrollverhalten eines Reifens 1 mit einer Rotationsrichtung 2 eines Kraftfahrzeugs, wobei dieses Verhalten auch auf beispielsweise ein Motorrad oder einen Motorroller, auf ein Nutzfahrzeug, ein Fahrrad oder Flugzeug übertragen werden kann. Das Abrollverhalten ist hier in i- dealisierter Form auf einem ebenen Untergrund 4 dargestellt. Es entsteht immer eine abgeplattete Aufstandsfläche, der so genannte Latsch 6. Die Größe, also die Länge und Breite, wobei die Länge vom Latscheintritt 8 bis zum Latschaustritt 10 gemessen wird, sowie die Form des Latschs 6 ist unter anderem abhängig von Reifenkenndaten, der Radlast, dem Reifendruck, dem Fahrzustand (Längs- und Querkräfte) und der Geschwindigkeit.
Befindet sich ein Reifenmodul 12 in Reifen 1, so wirken auf dieses bei Latscheintritt 8 und Latschaustritt 10 aufgrund der Änderung der im Reifen wirkenden Beschleunigung und/oder der Verformung des Reifens Kräfte, welche zu Verformung und/oder Bewegung von zumindest Teilen des Reifenmoduls führen.
Die Verformung des Reifens 1 bei Latschdurchlauf, speziell der Knick 14 beim Latscheintritt 8 und Latschaustritt 10, und/oder die Änderung der wirkenden Beschleunigung bei Latschdurchlauf kann/können mit einem piezoelektrischen E- lement gemessen werden. Das Reifenmodul 12 ist derartig im Reifen befestigt, dass das piezoelektrische Element durch die Walkbewegungen und/oder Beschleunigungsänderungen verformt oder ausgelenkt wird. Hierdurch entsteht ein Wechselspannungssignal an den Elektroden des piezoelektrischen E- lementes .
In Fig. 2 ist schematisch ein beispielsgemäßer Verlauf eines Ausgangssignals eines piezoelektrischen Elementes dargestellt, welches in einem Reifen angeordnet ist und durch die Reifenverformung bei Latschdurchlauf verformt wird. Auf der x-Achse ist die Zeit t und auf der y-Achse die Piezo- spannung U oder eine ihr entsprechende Größe aufgetragen. In dem durch die Reifenverformung resultierenden Ausgangssignal 20 treten bei Latscheintritt T8 und Latschaustritt Tio Spannungsspitzen auf. Im dargestellten Beispiel ergibt sich bei Latscheintritt T8 eine negative Spannungsspitze (Peak) , bei Latschaustritt Ti0 eine positive Spannungsspitze (Peak) .
Beispielsgemäß umfasst das erfindungsgemäße Reifenmodul eine Schaltung zur störungsfreien Aufbereitung und Auswertung des Signals 20. Dabei wird der negative Teil des Signals 20 vom positiven Teil des Signals 20 getrennt (sog. selektive Gleichrichtung) und die entstehenden Teilsignale getrennt bewertet. In Fig. 3 ist das Ergebnis einer beispielsgemäßen Aufbereitung und Auswertung eines Ausgangssignals 20 eines piezoelektrischen Elementes schematisch dargestellt. Die beiden unteren Kurven 21 und 22 zeigen die sich ergebenden Verläufe der beiden selektiv gleichgerichteten Signale (Signalaufbereitung) . Kurve 21 stellt den Betrag des negativen Signals (des negativen Signalanteils) und Kurve 22 das positive Signal (den positiven Signalanteil) des Ausgangssignals 20 bei zwei Latschdurchläufen dar. Kurve 23 beschreibt das ausgewertete Latschsignal (Signalauswer- tung) . Bei einem Latscheintritt T8, welcher durch die steil ansteigende Flanke im negativen Signalanteil 21 angezeigt wird, steigt das Latschsignal 23 an, bei Latschaustritt Tio, welcher durch die steil ansteigende Flanke im positiven Signalanteil 22 angezeigt wird, fällt das Latschsignal 23 wieder ab. Anhand des Latschsignals 23 kann somit die Latschlänge 4 oder die Latschzeit oder das Verhältnis von Latschzeit zu Radumlaufzeit (Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Latscheintritten T8 oder Latschaustritten Ti0) bestimmt werden.
Durch die selektive Gleichrichtung lässt sich ein störendes Rauschen beim Latscheintritt 8 bzw. beim Latschaustritt 10 sehr wirkungsvoll ausblenden. Wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist, lässt sich bei einer Trennung von positivem Signalanteil 22 und negativem Signalanteil 21 der Latsch 4 leicht auswerten. Dies wäre bei einem komplett gleichgerichteten Signal nur mit größerem Aufwand möglich. Es wird also eine deutliche Vereinfachung und/oder Verbesserung der Latschvermessung erreicht.
Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Auswertung des Signals 20 eines piezoelektrischen Elementes wird das Signal 20 abgetastet und digitalisiert um eine genaue Auswertung des Signalverlaufs 20 durchführen zu können. Dies ist aufwendiger als das oben beschriebene Verfahren der selektiven Gleichrichtung des Piezoelement-Signals 20. Des Weiteren verbraucht die bekannte Auswertung im Gegensatz zum hier beschriebenen Auswerteverfahren mehr Strom.
In Fig. 4 ist eine beispielsgemäße elektronische Schaltung 45 zur selektiven Gleichrichtung dargestellt. Die Spannung an piezoelektrischem Element 40 wird mittels vier Dioden 41 selektiv gleichgerichtet. Der positive Signalanteil 22 und der negative Signalanteil 21 werden über die Kontakte Kl und K2 abgegriffen.
Gemäß des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels werden die selektiv gleichgerichteten Signale 21, 22 zur Bestimmung der Latschlänge und/oder damit verbundener Größen (Latschzeit oder Verhältnis von Latschzeit und Umlaufzeit etc.) verwendet. Alternativ oder zusätzlich werden die Signale 21, 22 oder auch das Ausgangssignal 20 zur Energieversorgung der elektronischen Komponenten des Reifenmoduls herangezogen .
In Fig. 5 sind schematisch einige relevanten Teile eines beispielgemäßen Reifenmoduls dargestellt. Batterie 50 ist über eine elektrisch leitende Verbindung 51 mit Leiterplatte 52 verbunden. Batterie 50 ist unterhalb von Leiterplatte
52 angeordnet. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Batterie 50 und Leiterplatte 52 in z-Richtung in einem gewissen Abstand angeordnet, es ist jedoch auch möglich, dass Batterie 50 direkt an Leiterplatte 52 angebracht ist. Auf Leiterplatte 52 sind weitere elektronische Bauelemente
53 angebracht, z.B. eine Aufbereitungsschaltung 45 und/oder eine Auswerteschaltung. Ein piezoelektrisches Element 54 ist beispielsgemäß unterhalb von Batterie 50 an Batterie 50 angebracht. Piezo-Element 54 ist über eine elektrische Verbindung 55 mit Leiterplatte 52 verbunden.
In Fig. 6 ist schematisch eine Anordnung von relevanten Komponenten in einem weiteren beispielsgemäßen Reifenmodul dargestellt. Batterie 50 ist über eine elektrisch leitende Verbindung 51 mit Leiterplatte 52 verbunden. Batterie 50 ist unterhalb von Leiterplatte 52 in einem gewissen Abstand angeordnet. Piezoelektrisches Element 54 ist zwischen Bat- terie 50 und Leiterplatte 52 angeordnet. Auf Leiterplatte 52 sind weitere elektronische Bauelemente 53 angebracht.
Bei den elektronischen Bauelementen 53 kann es sich z.B. um eine oder mehrere der folgenden Bauelemente handeln: Drucksensor, Temperatursensor, Sendeeinrichtung (z.B. HF- Sender), Empfängereinrichtung (z.B. HF-Empfänger), elektronische Aufbereitungsschaltung 45 und/oder Auswerteschaltung, Gleichrichter, Speicherelement.
Die beispielsgemäßen Reifenmodule umfassen eine Batterie 50 sowie ein piezoelektrisches (Mess) Element 54. Die Batterie 50 dient dabei bevorzugt zur Versorgung der elektronischen Komponenten des Reifenmoduls. Das piezoelektrische Messelement 54 dient bevorzugt zur Bestimmung oder Messung einer Reifenzustandsgröße, insbesondere zur Bestimmung oder Messung der Latschlänge 6 oder einer damit zusammenhängenden Größe, wie z.B. der Latschzeit. Zusätzlich kann das piezoelektrische Element 54 auch als Wandlerelement, d.h. zur Erzeugung elektrischer Energie, herangezogen werden. In Fig. 7 ist ein beispielsgemäßes Reifenmodul 60 mit einer Anordnung von Batterie 50, Leiterplatte 52 und piezoelektrischem Element 54 entsprechend Fig. 6 schematisch dargestellt. Batterie 50, Leiterplatte 52, piezoelektrisches E- lement 54 und elektronische Bauelemente 53 sind von einem geeigneten Verguss 56 umgeben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Komponenten vollständig von der Vergussmasse 56 umschlossen, es können jedoch auch nur einige Komponenten oder die Komponenten nur teilweise von der Vergussmasse 56 umschlossen sein.
Durch Vergussmasse 56 sind die Komponenten gegen äußere Einflüsse geschützt. Auch wenn Teile des Reifenmoduls 60 umgössen ist, werden die Bewegungen (Verformungen) des Rei- fens 1 bei Latschdurchlauf auf die einzelnen Bauteile, insbesondere auf das piezoelektrische Element 54, übertragen.
Beispielsgemäß ist das Reifenmodul 60 durch einen Container 57, welcher z.B. aus Gummi besteht, an Reifen 1 befestigt. Hierzu ist Container 57 am Innerliner des Reifens 1 befestigt, z.B. eingeklebt oder einvulkanisiert. Container 57 kann z.B. eine Öffnung enthalten (nicht dargestellt in Fi. 7), durch welche Reifenmodul 60 aus Container 57 entnommen oder in Container 57 eingeführt werden kann. So kann bei einem Defekt des Reifenmoduls 60 ein Austausch stattfinden.
In Piezo-Element 54 erfolgt bei Dehnung/Stauchung bzw. bei Biegung, z.B. bei Latschein- 8 und Latschaustritt 10, eine Ladungstrennung. Nutzt man das Piezo-Element 54 ausschließlich als (Latschdeformations) Sensor - nicht als Energiewandler - so ist die exakte Anordnung im Reifenmodul nicht von entscheidender Bedeutung für eine ordnungsgemäße Funktionsweise. Somit ist eine Bauraum-minimierende Anordnung durch Stapelung von Batterie 50, Leiterplatte 52 und piezoelektrischem Element 54 möglich. Hierdurch wird auch die Montage des Reifenmoduls vereinfacht, was zu geringeren Produktionskosten führt.
Bei Piezo-Element 54 handelt es sich gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels um einen an sich bekannten Piezo- Buzzer .
In Fig. 8 ist ein beispielgemäßes Piezo-Element 54' schematisch dargestellt, dabei zeigt Fig. 5 a) dieses in Aufsicht und Fig. 5 b) in Seitenansicht. Das beispielgemäße Piezo- Element 54' umfasst eine Messingscheibe 30, auf welcher piezoelektrisches Material 31, insbesondere Piezokeramik, angebracht ist. Piezo-Element 54 kann z.B. unter der Batterie 50 (z.B. Fig. 5), zwischen Platine 52 und Batterie 50 (z.B. Fig. 6 oder 7) oder direkt an Platine 52 (ohne Darstellung) angebracht sein. Es kann fest mit Platine 52 bzw. Batterie 50 verbunden sein (z.B. Fig. 5) oder auch ohne direkte Verbindung zu diesen Bauteilen 52, 50 umgössen werden (z.B. Fig. 7), da die Krafteinwirkung durch die Vergussmasse 56 gewährleistet wird.
Gemäß eines weiterer Ausführungsbeispiels des Reifenmoduls 60 umfasst dieses zwei Batterien 50. Die beiden Batterien 50 sind übereinander angeordnet und das Piezo-Element 54 ist zwischen den Batterien 50 oder oberhalb oder unterhalb der Batterien 50 angeordnet.
Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels ist das Piezo- Element 54 galvanisch direkt mit einem Batteriekontakt verbunden - so entfällt eine Kontaktierung.
Das im Reifenmodul angeordnete Piezo-Element 54 kann sowohl als Signalgeber (z.B. zur Latschvermessung) als auch als Mikrogenerator (Energiewandler) verwendet werden. Durch die Variation der Größe des Elements 54 kann die abgegebene Leistung bzw. Spannung skaliert werden.
Die Signale des Piezo-Elements 54 werden bevorzugt zur Bestimmung der Latschlänge 6 ausgewertet.

Claims

Patentansprüche :
1. Reifenmodul (12, 60) zur Erfassung von Reifenzustands- größen in einem Reifen (1), welches mindestens ein, insbesondere piezoelektrisches, Element (40, 54) umfasst, von welchem bei einem Latschdurchlauf (8, 10) eine Wechselspannung (U) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenmodul (12, 60) eine Aufbereitungsschaltung (45) umfasst, in welcher positive Anteile des Spannungssignals (20) des, insbesondere piezoelektrischen, Elementes (40, 54) von negativen Anteile des Spannungssignals (20) des, insbesondere piezoelektrischen, Elementes (40, 54) getrennt werden, so dass zwei Teilsignale (21, 22) ausgegeben werden, wobei das eine Teilsignal (21) die positiven Anteile des Spannungssignals (20) wiedergibt und das andere Teilsignal (22) die negativen Anteile des Spannungssignals (20) wiedergibt.
2. Reifenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungsschaltung (45) zumindest vier Dioden (41) umfasst.
3. Reifenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Auswerteschaltung umfasst, in welcher zur Bestimmung mindestens einer Reifenzustandsgröße (6) zumindest eines der Teilsignale (21, 22) ausgewertet wird, insbesondere die beiden entstandenen Teilsignale (21, 22) getrennt ausgewertet werden.
4. Reifenmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteschaltung die beiden Teilsignale
(21, 22) zur Bestimmung einer Kenngröße (23), welche ein Maß für die Latschlänge (6) des Reifens (1) ist o- der repräsentiert, ausgewertet werden.
5. Reifenmodul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteschaltung das eine Teilsignal (21) zur Erkennung eines Latscheintrittes (8) und das andere Teilsignal (22) zur Erkennung eines Latscheaustrittes (10) ausgewertet wird.
6. Reifenmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reifenmodul (12, 60) an einer Innenseite des Reifens (1) in einem Bereich, welcher bei einem Latschdurchlauf (8, 10) verformt wird, befestigt ist, und dass das piezoelektrische Element
(40, 54) derart angeordnet ist, dass es durch eine Verformung des Reifens (1) bei einem Latschdurchlauf (8, 10) verformt wird.
7. Reifenmodul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das dieses eine zweite Aufbereitungsschaltung umfasst, mit welcher das Spannungssignal (20) des piezoelektrischen Elementes (40, 54) und/oder eines oder beide der Teilsignale (21, 22) zur Energieversorgung mindestens einer elektronischen Komponente (53) des Reifenmoduls (12, 60), insbesondere eines Sensors und/oder einer elektronischen Schaltung, genutzt und/oder zur Nutzung aufbereitet wird/werden.
8. Verwendung eines Reifenmoduls nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Reifendrucküberwachungssystem.
9. Verfahren, mit welchem ein Wechselspannungssignal (20, U), welches von einem in einem Reifenmodul (12, 60) angeordneten, insbesondere piezoelektrischen, Element
(40, 54) bei einem Latschdurchlauf (8, 10) eines Rei- fens (1) erzeugt wird, aufbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die positiven und negativen Anteile des Spannungssignals (20) getrennt werden und dass zwei Teilsignale (21, 22) erzeugt werden, wobei das eine Teilsignal (21) die positiven Anteile des Spannungssignals (20) wiedergibt und das andere Teilsignal (22) die negativen Anteile des Spannungssignals (20) wiedergibt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Teilsignale (21, 22) ausgewertet wird, um mindestens eine Reifenzustandsgröße (6) zu bestimmen, insbesondere dass die beiden entstandenen Teilsignale (21, 22) getrennt ausgewertet werden, um mindestens eine Reifenzustandsgröße (6) zu bestimmen.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilsignale (21, 22) zur Bestimmung einer Kenngröße (23) , welche ein Maß für die Latschlänge (6) des Reifens (1) ist oder repräsentiert, ausgewertet werden.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teilsignal (21) zur Erkennung eines Latscheintrittes (8) und das andere Teilsignal (22) zur Erkennung eines Latscheaustrittes (10) ausgewertet werden.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungssignal (20) des piezoelektrischen Elementes (40, 54) und/oder eines oder beide der Teilsignale (21, 22) zur Energieversorgung mindestens einer elektronischen Komponente (53) des Reifenmoduls (12, 60), insbesondere eines Sensors und/oder einer Auswerteschaltung, herangezogen wird/werden .
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselspannungssignal (20, U) von einem in dem Reifen (1) angebrachten piezoelektrischen Element (40, 54) erzeugt wird, welches sich durch eine Verformung des Reifens (1) bei einem Latschdurchlauf (8, 10) verformt.
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