DE102011003707A1 - Fahrzeug-Luftreifen mit einer über eine Klebeverbindung an einer Innenseite des Reifens befestigten Sensoreinheit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Luftreifen mit über eine Klebeverbindung an einer Innenseite des Reifens befestigten Sensoreinheit zur Überwachung des Luftdrucks im Reifen, wobei eine die Sensoreinheit überdeckende Fixierfolie großflächig auf die Reifen-Innenseite aufgeklebt ist und die Oberfläche der Fixierfolie um ein Vielfaches größer ist als die Grundfläche der Sensoreinheit oder einer Haltevorrichtung für die Sensoreinheit. Es kann die Fixierfolie gestaltet sein, die in einem Gel oder einer gelartigen Masse quasi schwimmend gelagerte Sensoreinheit aufzunehmen und/oder es kann neben der Sensoreinheit eine weitere der Überwachung des Reifens dienende Einheit oder eine aus der Bewegung des Reifens Daten oder elektrische Energie gewinnende Einheit auf der Fixierfolie vorgesehen oder durch die Fixierfolie an der Reifen-Innenseite gehalten sein.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Luftreifen mit einer über eine Klebeverbindung an einer Innenseite des Reifens befestigten Sensoreinheit zur Überwachung des Luftdrucks im Reifen. Zum Stand der Technik wird insbesondere auf die
DE 10 2007 030 238 A1 oder dieDE 10 2007 008 043 A1 verwiesen. - In diesen Schrift sind sog. Elektronikmodule genannt, die Transponder aufweisen und Sensoren, mit denen vorrangig der Luftdruck im Reifen gemessen und an eine im Fahrzeug vorgesehene Überwachungseinheit übermittelt wird. Solche Reifenmodule, die vorliegend als Sensoreinheiten bezeichnet sind, sind dem Fachmann bekannt. Grundsätzlich bekannt sind in der Wand des Reifens integrierte Sensoreinheiten, ferner Sensoreinheiten, an die ein sog. Fuß aus einem Gummi-Material angeformt ist, der an die Wand des Reifens angeklebt wird sowie Sensoreinheiten, die in eine geeignete Haltevorrichtung eingesetzt sind, die an die Innenseite des Reifens, insbesondere an die Innenseite von dessen Lauffläche anvulkanisiert oder angeklebt ist (
DE 10 2009 006 707 A1 ). - Eine anvulkanisierte Haltevorrichtung zeichnet sich durch größtmögliche Haltbarkeit aus, jedoch ist der Fertigungsprozess relativ aufwändig. Demgegenüber einfacher ist das Ankleben der Sensoreinheit an die Reifen-Innenseite, insbesondere da dies unabhängig von der Herstellung des Reifens beispielsweise beim Erstausrüster, d. h. einem Fahrzeug-Hersteller oder in der Werkstatt eines Reifenhändlers durchgeführt werden kann. Jedoch ist die Festigkeit einer Klebeverbindung nicht immer gewährleistet.
- Wie einfach und sicher eine übliche Sensoreinheit zur Überwachung des Reifen-Luftdrucks an einem Fahrzeug-Luftreifen angeklebt werden kann, soll hiermit aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
- Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine die Sensoreinheit überdeckende Fixierfolie großflächig auf die Reifen-Innenseite aufgeklebt ist und die Oberfläche der Fixierfolie um ein Vielfaches größer ist als die Grundfläche der Sensoreinheit oder einer Haltevorrichtung für die Sensoreinheit. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
- Es hat sich gezeigt, dass eine signifikante Vergrößerung der in eine Klebeverbindung einbezogenen Oberfläche des Reifens eine ausreichende Maßnahme darstellt, um eine Sensoreinheit zur Überwachung des Luftdrucks im Reifen sicher an der Reifen-Innenseite oder Innenwand durch Kleben befestigen zu können. Diese Oberflächenvergrößerung wird ohne nennenswerten Nachteil im Hinblick auf Gewicht und insbesondere Unwucht mit einer sog. Fixierfolie erzielt, über welche die Reifendruck-Sensoreinheit mit oder ohne Haltevorrichtung an der Reifen-Innenseite befestigt werden kann, wobei die Fixierfolie die Sensoreinheit überdeckt, so dass sich die Sensoreinheit geschützt und sicher festgehalten zwischen der Fixierfolie und der Reifen-Innenseite befindet, wobei zusätzlich zwischen der Sensoreinheit und der Reifen-Innenwand noch weiterer Klebstoff vorgesehen sein kann. Um bei Verwendung einer im wesentlichen luftdichten Fixierfolie das fehlerfreie Messen des Reifen-Luftdrucks zu ermöglichen, kann es erforderlich sein, in der Fixierfolie an geeigneter Stelle zumindest ein Loch oder einen Kanal für einen Druckausgleich zwischen der Sensoreinheit und dem Reifen-Innenraum vorzusehen. Es ist aber auch möglich, die Sensoreinheit auf der der Reifen-Innenwand abgewandten Seite der Fixierfolie vorzusehen, wenn in die Fixierfolie eine an die Sensoreinheit angepasste Haltevorrichtung eingeformt ist, die dann abermals die Sensoreinheit überdeckt.
- Wie bereits erwähnt kann mittels einer erfindungsgemäßen Fixierfolie die in die Klebeverbindung einbezogene Oberfläche der Dichtmasse erheblich vergrößert werden, was in anderen Worten ausgedrückt bedeutet, dass die Oberfläche der Fixierfolie um ein Vielfaches, vorzugsweise um einen Faktor in der Größenordnung von zumindest 10 bis 20 größer ist als die der Reifen-Innenseite zugewandte Grundfläche der besagten Sensoreinheit oder der Haltevorrichtung für die Sensoreinheit. Für die Definition dieses Größenverhältnisses soll als Haltevorrichtung nur der dieser Halte-Funktion dienende Abschnitt der Fixierfolie gelten. Dabei ist mit dem Begriff „Grundfläche” diejenige Fläche gemeint, mit der die Sensoreinheit oder die Haltevorrichtung im Stand der Technik ohne eine erfindungsgemäße Fixierfolie an der Reifen-Innenseite festgeklebt wäre. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die in Umfangsrichtung des Fahrzeug-Reifens gemessene Länge der Fixierfolie größer ist als die Breite dieses Fahrzeug-Reifens, wobei Fixierfolie selbstverständlich auch noch größer sein kann als zahlenmäßig angegeben ist; im Extremfall kann sich die Fixierfolie über den gesamten Umfang der Reifen-Innenseite, insbesondere über die Innenseite der Reifen-Lauffläche erstrecken. Insbesondere in letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, wenn die Fixierfolie eine im wesentlichen diffusionsdichte Barriereschicht aufweist, die einen schleichenden Druckverlust im Reifen verhindert, so wie dies beispielsweise aus der
DE 10 2004 020 076 A1 bekannt ist. - Im Sinne vorteilhafter Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung kann die Fixierfolie zumindest eine weitere Funktion neben dem Fixieren der Reifendruck-Sensoreinheit auf der Reifen-Innenseite übernehmen. So kann neben dieser Sensoreinheit eine weitere vorzugsweise der Überwachung des Reifens dienende Einheit oder eine aus der Bewegung des Reifens Daten oder elektrische Energie gewinnende Einheit auf der Fixierfolie vorgesehen oder durch die Fixierfolie an der Reifen-Innenseite gehalten sein. Als Beispiele für der Überwachung des Reifens dienende Einheiten können Feuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren oder ein Durchstich-Sensor genannt werden, wobei ein Reifen-Durchstich beispielsweise auch mittels eines Feuchtigkeitssensors festgestellt werden kann. Als Strukturen zur Energieerzeugung können beispielsweise Piezoelemente genannt werden, die aus Verformungen oder Vibrationen elektrische Energie gewinnen oder andere Elemente, die Wärmedifferenzen ausnutzen. Solche Elemente können auch in Form einer Schicht auf einer Fixierfolie vorgesehen sein. Der Gewinnung von Daten beispielsweise über die Reifenaufstandskräfte können Dehnmessstreifen dienen. Schließlich kann in die Fixierfolie auch eine Antenne zur telemetrischen Signalübertragung an eine im Fahrzeug-Aufbau vorgesehene elektronische Überwachungseinheit integriert sein oder es kann die Fixierfolie eine solche Antenne tragen. Insbesondere falls wie genannt mehrere elektrische Elemente im Reifen bzw. auf der Fixierfolie vorgesehen sind, die elektrisch miteinander verbunden sind, so kann eine solche elektrische Verbindung bspw. zwischen der Sensoreinheit oder einer für diese vorgesehene elektrische Kontaktstelle und einer weiteren Einheit bzw. einem weiteren Element vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Fixierfolie bspw. aus einer mit Klebstoff zur Verbindung mit der Reifen-Innenseite oder Innenwand beschichteten flexiblen Leiterbahnfolie, bspw. einer kupferbeschichteten Polyimidfolie, bestehen.
- Die heute verwendeten Reifendruck-Sensoreinheiten sind in starren Gehäusen integriert oder in einer harten Vergussmasse eingegossen, was unter extremen Randbedingungen jedoch dazu führen kann, dass die Reifeninnenfläche bei starker Reifenbelastung Schaden nimmt oder dass bei einer Hindernisüberfahrt die in der Sensoreinheit vorgesehenen Bauelemente geschädigt werden. Ein solche Auswirkung kann vermieden werden, wenn die Sensoreinheit in einer gelartigen Masse quasi schwimmend gelagert ist, was grundsätzlich bereits bekannt ist, vgl. bspw.
WO2005/002887 A2 - Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier lediglich prinzipiell dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei
1 einen Teil-Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Reifens mit einer Sensoreinheit und einer Fixierfolie hierfür zeigt, während in2 ein entsprechender Schnitt im wesentlichen nur durch die Reifen-Lauffläche mit der darauf angeklebten Fixierfolie und dem darin eingeschlossenem Gel zur schwimmenden Lagerung der Sensoreinheit dargestellt ist. In den Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. - So trägt ein Fahrzeug-Reifen die Bezugsziffer
1 und dessen Lauffläche die die Bezugsziffer1a . Innerhalb des Reifens1 , der wie üblich mit seinen beiden Wülsten auf einer nicht dargestellten Felge aufgezogen ist, ist eine Sensoreinheit3 bzw.3* angeordnet, die vorzugsweise den Luftdruck im Reifen1 ermittelt und über eine figürlich nicht gezeigte Antenne telemetrisch an eine im Aufbau des nicht dargestellten Fahrzeugs, an dem dieser Reifen1 montiert ist, vorgesehene elektronische Überwachungseinheit übermittelt. Die Sensoreinheit3 nach1 besteht dabei aus einem Gehäuse oder dergleichen, hier beispielsweise in Gestalt eines Kreiskegelstumpfes, das in1 im wesentlichen maßstabsgerecht in Relation zum Reifen1 dargestellt ist und innerhalb dessen sich die einzelnen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und/oder Sensoren dieser Sensoreinheit3 befinden. Auf die Sensoreinheit3* des Ausführungsbeispiels nach2 wird an späterer Stelle eingegangen. - Unter Verwendung einer sog. Fixierfolie
4 ist die Sensoreinheit3 ,3* an der Innenseite der Reifen-Lauffläche1a befestigt, wobei stets diese Fixierfolie4 auf die Reifen-Innenseite oder Wand aufgeklebt ist und die Sensoreinheit3 ,3* überdeckt. Für diese Klebeverbindung ist ein geeigneter Klebstoff verwendet, beispielsweise der gleiche Klebstoff, mit dem bereits heute Sensoreinheiten an Reifen verklebt werden, beispielsweise ein teilflexibilisiertes Cyancrylat. Idealerweise ist der Klebstoff solchermaßen ausgewählt, dass die Fixierfolie4 nach erfolgter Verklebung mit der Dichtmasse2 nicht mehr zerstörungsfrei von der Innenseite des Reifens1 abgezogen werden kann. Um dabei eine absolut sichere Klebewirkung bzw. Klebeverbindung zu erzielen, ist die Oberfläche der Fixierfolie4 wesentlich größer gewählt als die Oberfläche der Sensoreinheit3 bzw. einer in1 mit der Bezugsziffer6 gekennzeichneten und durch die Fixierfolie4 gebildeten bzw. in diese eingeformten Haltevorrichtung für die Sensoreinheit3 , die derjenigen Reifen-Innenseite, an der die Sensoreinheit3 befestigt ist, zugewandt ist. Konkret ist daher die Oberfläche der Fixierfolie4 um ein Vielfaches in der Größenordnung von zumindest „10” bis „20” größer als die genannte Oberfläche der Sensoreinheit3 oder der Haltevorrichtung6 für die Sensoreinheit3 - Beim Ausführungsbeispiel nach
1 ist in die Fixierfolie4 selbst eine Haltevorrichtung6 für die Sensoreinheit3 integriert bzw. es ist die Fixierfolie4 an einer Stelle derart vorgeformt, dass die Fixierfolie4 an dieser Stelle eine Haltevorrichtung6 für die Sensoreinheit3 bildet. Dabei überdeckt die Fixierfolie4 die Sensoreinheit3 , so dass sich die Sensoreinheit3 zwischen der Fixierfolie4 und der Reifen-Innenseite bzw. der Innenseite der Reifen-Lauffläche1a befindet. Dabei ist in der Fixierfolie4 ein Loch7 oder dergleichen vorgesehen, welches einen Druckausgleich zwischen der Sensoreinheit3 und dem Innenraum des Reifens1 ermöglicht. Es kann die Sensoreinheit3 zusätzlich mit ihrer hierfür geeignet gestalteten und der Lauffläche1a zugewandten Oberfläche auf der der Reifen-Innenseite aufgeklebt sein, alternativ kann die in die Fixierfolie4 eingearbeitete Haltevorrichtung6 zur Reifen-Innenwand hin wie hier dargestellt mit einer Verschlussfolie5 abgeschlossen sein, so dass die Fixierfolie4 mit darin angeordneter Sensoreinheit und Verschlussfolie5 als Baueinheit zum Einsetzen in einen Reifen1 angeliefert werden kann, jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann die Haltevorrichtung6 in der Fixierfolie4 auch derart gestaltet sein, dass die Sensoreinheit3 bei auf die Reifen-Innenseite aufgeklebter Fixierfolie4 von der Mitte des Reifens her in die Haltevorrichtung6 eingesetzt werden kann. Die genannte (fakultative) Verschlussfolie5 kann im übrigen eine durchstoßhemmende oder gegenüber einem die Lauffläche1a durchstoßenden Fremdkörper gleitfähige Schicht aufweisen, so wie dies grundsätzlich aus der eingangs genanntenDE 10 2009 006 707 A1 bekannt ist. Ausdrücklich ist eine solche Schicht nur fakultativ vorgesehen. - Beim Ausführungsbeispiel nach
2 weist die hier in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer3* gekennzeichnete Sensoreinheit im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen kein starres Gehäuse auf, in welchem die bereits genannten elektrisch/elektronischen Elemente vorgesehen sind, sondern hier sind diese einzelnen elektrisch/elektronischen Elemente als Sensoreinheit3* ohne umgebendes Gehäuse in einem elektrisch nicht leitfähigen Gel8 quasi schwimmend gelagert. Die Fixierfolie4 stellt damit quasi das Gehäuse der Sensoreinheit3* dar, was unter anderem eine Gewichtsreduzierung ermöglicht. Im Detail handelt es sich bei den einzelnen Elementen der Sensoreinheit3* um einen den Drucksensor und ggf. einen Beschleunigungssensor enthaltenden integrierten Schaltkreis31 , der auf einer Platine32 angeordnet ist, die von einer Batterie33 oder dergleichen mit elektrischer Energie versorgt wird. - Wie ersichtlich ist das Gel
8 in einer „Ausbauchung” oder dgl. der Fixierfolie4 gehalten, die sich von der Innenseite der Reifen-Lauffläche1a weg erstreckt. Sinnvollerweise ist diese das Gel8 aufnehmende Ausbuchung rundum abgeschlossen oder abgedichtet, wofür vorliegend (wie beim Ausführungsbeispiel nach1 ) eine Verschlussfolie5 vorgesehen ist, die im an der Reifen-Innenseite montierten Zustand der Fixierfolie4 an der Innenseite der Reifen-Lauffläche1a anliegt bzw. ebenso wie die Fixierfolie4 abseits von deren Ausbuchung über eine in dieser2 figürlich dargestellten Schicht10 von Klebstoff mit der Reifen-Innenseite verklebt ist. Ferner ist in der vorliegenden Prinzipskizze (2 ) zwischen der Oberfläche des Schaltkreises31 und der Innenseite der Fixierfolie4 bei einem Loch7 in der Fixierfolie4 ein ringförmiges Dichtelement11 angeordnet, das den Austritt von Gel8 über dieses Loch7 , über das der Drucksensor im Schaltkreis31 dem Luftdruck im Reifen-Innenraum ausgesetzt ist, verhindert. - Vorteilhafterweise bildet die Fixierfolie
4 des Ausführungsbeispiels nach2 zusammen mit der Sensoreinheit3* , d. h. zusammen mit den erläuterten und mit den Bezugsziffern7 –11 gekennzeichneten Komponenten ein zusammenhängendes vorgefertigtes Bauelement, das beispielsweise im Werk eines Fahrzeug-Herstellers oder in der Werkstatt eines Reifenhändlers nach Abziehen einer Schutzfolie in den Reifen1 eingeklebt werden kann. Durch die Ausgestaltung in einer länglichen Form, nämlich indem die in Reifen-Umfangsrichtung gemessene Länge der Fixierfolie4 größer als die Breite des Reifens1 ist, kann die Sensoreinheit3* vorteilhafterweise nur in einer für die Funktion und Lebensdauer des Drucksensors mit Schaltkreis31 (und wie üblich integriertem Beschleunigungssensor) günstigen Ausrichtung in den Reifen1 eingebracht werden. Vorteilhafterweise kann bei der in2 gezeigten Anordnung der einzelnen Elemente der Sensoreinheit3* im Gel8 die Batterie33 (oder eine an deren Stelle vorgesehene Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie) die Funktion einer durchstoßhemmenden Schicht übernehmen. - Nochmals auf das Ausführungsbeispiel nach
1 zurückkommend kann dort vorzugsweise die Verschlussfolie5 auf ihrer der Sensoreinheit3 zugewandten Seite elektrisch leitfähig ausgebildet sein und dabei derart gestaltet sein, dass durch diese Verschlussfolie5 im Anlieferungszustand dieser Baueinheit ein bestimmter elektrischer Kontakt an der Sensoreinheit3 geschlossen ist. Wird die Sensoreinheit3 später aus dieser im Reifen1 verklebten Fixierfolie4 ausgebaut, so wird dieser genannte elektrische Kontakt unterbrochen, wodurch in der Sensoreinheit3 ein Signal vorliegt, aufgrund dessen in der Sensoreinheit3 gespeicherte und diesem Reifen1 zugeordnete Daten für eine Weiterverwendung gesperrt werden können. Damit ist es möglich, die in der Haltevorrichtung6 gehaltene und aus dieser entfernbare Sensoreinheit3 grundsätzlich in einem anderen Reifen wieder zu verwenden, wobei auf spezifische Daten aus der Vergangenheit, d. h. aus dem Einsatz im vorherigen Reifen resultierende und in der Sensoreinheit3 gespeichert Daten nicht zugegriffen werden kann, so wie dies grundsätzlich in derDE 10 2007 060 861 beschrieben ist. Selbstverständlich kann der gleiche Effekt auch mit einem im Bereich der Haltevorrichtung6 vorgesehenen elektrisch leitfähigen Abschnitt der Fixierfolie4 erzielt werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/002887 A2 [0009]
- DE 102007060861 [0017]
Claims (7)
- Fahrzeug-Luftreifen (
1 ) mit einer über eine Klebeverbindung an einer Innenseite des Reifens befestigten Sensoreinheit (3 ) zur Überwachung des Luftdrucks im Reifen (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass eine die Sensoreinheit überdeckende Fixierfolie (4 ) großflächig auf die Reifen-Innenseite aufgeklebt ist und die Oberfläche der Fixierfolie (4 ) um ein Vielfaches größer ist als die Grundfläche der sich zwischen der Fixierfolie (4 ) und der Reifen-Innenseite befindenden Sensoreinheit (3 ) oder einer Haltevorrichtung (6 ) hierfür. - Fahrzeug-Luftreifen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Fixierfolie (
4 ) zumindest um einen Faktor in der Größenordnung von 10 bis 20 größer ist als die der Reifen-Innenseite zugewandte Grundfläche der Sensoreinheit (3 ) oder deren Haltevorrichtung (6 ). - Fahrzeug-Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung des Reifens gemessene Länge der Fixierfolie (
4 ) größer ist als die Breite des Reifens. - Fahrzeug-Luftreifen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Sensoreinheit (
3 ) eine weitere der Überwachung des Reifens (1 ) dienende Einheit oder eine aus der Bewegung des Reifens Daten oder elektrische Energie gewinnende Einheit auf der Fixierfolie (4 ) vorgesehen oder durch die Fixierfolie (4 ) an der Reifen-Innenseite gehalten ist. - Fahrzeug-Luftreifen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder auf der Fixierfolie (
4 ) oder auf einer mit dieser im Bereich der Sensoreinheit (3 ) zusammenwirkenden und an der Sensoreinheit (3 ) anliegenden Verschlussfolie (5 ) eine elektrische Verbindung zwischen der Sensoreinheit (3 ) oder einer für diese vorgesehene elektrische Kontaktstelle und der weiteren Einheit oder einer anderen elektrischen Kontaktstelle vorgesehen ist. - Fahrzeug-Luftreifen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierfolie (
4 ) gestaltet ist, die in einem Gel (8 ) oder einer gelartigen Masse quasi schwimmend gelagerte Sensoreinheit (3 ) aufzunehmen. - Fahrzeug-Luftreifen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierfolie (
4 ) eine im wesentlichen diffusionsdichte Barriereschicht aufweist.
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