轮胎模块以及配备了该模块的轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种连接在用于车辆的充气轮胎(21)的内部(20)上的轮胎模块，其具有：用于测量和/或监测轮胎中的气压的装置(5)，用于发射包含了关于轮胎(21)中的气压的信息的无线电信号的发射器(34)，具有将滚动的轮胎(21)所产生的压电元件(17)的形状的交替改变转变成电能的柔性压电元件(17)的机电换能器(17,18,2)，以及与机电换能器(17,18,2)相连接用于存储电能的存储单元(30)。根据本发明，机电换能器(17,18,2)设置成包括圆形盘状的压电元件(17)，其在后文中描述为压电盘并且将在该压电盘(17)上通过压电效应产生的电能分接至位于该压电盘(17)的相对侧面上的接触点上。
【专利说明】轮胎模块以及配备了该模块的轮胎
【技术领域】
[0001]本发明从具有权利要求1的前序部分所述的特征的轮胎模块开始。
【背景技术】
[0002]从DE 603 10 104 T2中可得知这样的轮胎模块。该已知的轮胎模块连接在用于机动车辆的气胎式充气轮胎的内侧。其包括用于测量和/或监测轮胎中的气压的装置，以及用于发射包含了关于轮胎内的气压的信息的无线电信号的发射器。轮胎模块所需要的电能由具有柔性压电元件的机电换能器提供，该压电元件暴露于加速力，所述加速力由振动的质量块通过转动的轮胎来施加，并且在轮胎模块通过轮胎的接触区域(接地面)的开始和结束时发生变化。该压电元件所产生的电能随着振动质量块的尺寸以及轮胎的旋转速度的增加而增加。该压电元件所提供的电能输送至存储单元，电能可以从该存储单元中提取出，以用于操作该装置以测量和/或监测轮胎压力并且用于操作发射器。利用压电效应的机电换能器可以代替长寿命电池，否则轮胎模块中需要设置后者。
[0003]WO 2010/092171 A2,W0 2007/099159 Al 和 DE 10 2004 031 810 Al 也公开了具有压电元件的轮胎模块，所述压电元件承受这样的力，即离心加速运动将所述力作用在与所述压电元件相连接的振动质量块上。US 2007/0074566 Al公开了一种具有压电元件的轮胎模块，该压电元件由于产生的轮胎压力波动来生成电能。
【发明内容】
[0004]本发明的目标是提供一种可以特别容易地安装且其电源是自发的轮胎模块。
[0005]使用具有权利要求1所述的特征的轮胎模块来解决本目标。本发明的另一个主题是配备了这样的轮胎模块的轮胎。本发明的其他有利发展为从属权利要求的主题。
[0006]根据本发明的轮胎模块包括:用于测量和/或监测轮胎中的气压的装置、用于发射其中包含关于轮胎中的气压的信息的无线电信号的发射器、具有将滚动的轮胎所导致的压电元件的交替变形转化成电能的柔性压电元件的机电换能器、以及与所述换能器相连接的用于电能的存储单元。该换能器包括圆形的盘状的压电元件，在下文中该压电元件描述为压电盘，并且其上的压电效应所产生的电压可以在位于该压电盘的相对侧部的接触点处分接出去。
[0007]根据本发明的轮胎模块具有许多优点:
[0008].通过使用圆形的盘状压电元件，轮胎模块可以以任何定向固定于轮胎的内侧，所述轮胎模块实际上设置成使得该圆形压电盘的中心轴线定位成垂直于轮胎的跑动表面并且因此关于轮胎的旋转轴呈径向。轮胎模块仍然围绕着圆形压电盘的中轴线旋转，而对机电换能器的效率没有显著影响。
[0009].使用圆形的压电盘允许对轮胎模块使用平头圆柱状壳体，其直径根据压电盘的直径决定。这尤其使得具有最少质量的结构特别紧凑的轮胎模块成为可能。
[0010]?最少质量意味着最小的失衡和最小的惯性力，其随后促进了长的寿命。
[0011].具有平头圆柱状壳体的轮胎模块可以特别容易地操作并且可以容易且牢固地固定在轮胎的内侧。
[0012]?实际上，轮胎模块固定在轮胎的跑动表面区域的内侧。根据本发明的轮胎模块不可能出现错误安装。
[0013].甚至在轮胎旋转缓慢时，该轮胎模块也可以为轮胎压力检测提供足够的能量，因为压电电压的产生不依赖于作用在振动质量块上的离心加速度。
[0014]该圆形的盘状压电元件优选地包括压电陶瓷，例如来自锆钛酸铅。然而压电元件还可以通过在基板上涂层来形成，特别是在金属基板上涂层压电材料。此时，该基板作为压电材料的载体。对两个实施例来说，术语“压电盘”用于本专利说明书中。压电盘安装在轮胎中以便轮胎的跑动表面的形状的改变导致特别地发生在进入接地面处和离开接地面处的压电盘的形状的改变。交替的形状改变在压电盘上产生了电压，其可以在位于压电盘的相对侧部的接触点处分接出去。
[0015]用于分接电压的接触点的其中一个优选地由金属盘形成，特别是圆形的金属盘，其完全地覆盖住压电盘的第一侧面。该金属盘很薄并且是柔性的，以便在穿过接地面的过程中允许所需的压电盘的弯曲并且保护压电材料，特别是防止其断裂。该金属盘可以形成轮胎模块的外侧面以便在轮胎模块固定在轮胎上后其金属盘与轮胎的内侧相接触。其优点是在那里产生的轮胎变形直接传递至金属盘并且从后者传递至压电盘。在本实施例中，金属基板上涂层了压电材料，该金属基板可以作为压电盘的一个接触点来使用。此时为了形成电接触点，分离的金属盘是必要的。随着将轮胎模块固定在轮胎上，形成了两个电接触点的其中之一的金属基板或金属盘可以直接与轮胎的内侧接触或者可以通过中间层来使其与轮胎的内侧分开，该中间层薄且具有柔性，以便在通过接地面的过程中所产生的轮胎内侧的变形传递至压电盘上，导致压电盘产生足够的用于操作轮胎模块的电能。
[0016]优选地，该完全地覆盖住压电盘的第一侧面并且用作电接触点的金属盘的直径比压电盘稍大。
[0017]在压电盘的第二侧面上优选地仅部分地设置了一个或多个接触点。这保证了:由压电盘、位于压电盘的第一侧面上的提供接触的金属盘以及位于压电盘的第二侧面上的电接触材料所形成的复合体具有中性纤维，该中性纤维在压电盘的弯曲过程中并不处在压电盘的中间，而是在压电盘的边缘甚至在金属盘中。这对于基于压电的机电换能器的高效率来说非常重要。
[0018]优选地，在压电盘的第二侧面上设置有以导电的形式彼此连接的多个接触点。这确保了当接触点的其中一个与压电盘分离时机电换能器不会早已失效。在压电盘的第二侧面上的一个或多个接触点优选地设置在压电盘的中间，并且特别地覆盖住不超过20%，优选地最多为10%的压电盘的第二侧面。
[0019]优选地，压电盘设置在压电盘的第一侧面上的金属盘和压电盘的第二侧面上的柔性导体路径薄膜之间。柔性导体路径薄膜上设置有导体路径，导体路径连通至压电盘的第二侧面上的接触点上，并且同样地将这些接触点彼此相连接，并且将其连接到用于在轮胎模块中所提供的电能的存储单元。导体路径薄膜还可以包括这样的导体路径，所述导体路径建立了压电盘的第一侧面上的金属盘和用于电能的存储单元之间的电连接。导体路径与压电盘的第一侧面上的金属盘之间的连接以及导体路径与压电盘的第二侧面上的接触点之间的连接可以例如通过回流焊来建立。在此，为了安全起见，在金属盘和将要连接到金属盘的导体路径薄膜的导体路径之间同样地形成多个焊接点。与圆形金属盘建立了连接的导体路径优选地沿着圆形盘的边缘延伸并且延伸过几乎整个圆形盘的全部圆周。
[0020]导体路径薄膜(例如印刷电路板)可以包括在其两个侧面上的导体路径。这可以使引导至压电盘的第一侧面的导体路径与引导至压电盘的第二侧面的接触点的导体路径之间电绝缘。但是，导体路径也可以在导体路径薄膜的同一个侧面侧面上延伸。在这些导体路径在圆形金属盘的边缘区域上的延伸范围内，可以使用电绝缘漆来使其彼此绝缘。
[0021]金属盘粘附在压电材料的盘上。这可以例如通过导电胶的帮助来实现。导电胶是其中分布有导电色素的胶，该导电色素使得该胶具有电导性。当金属盘通过粘合或者其他方式来以固定的方式与陶瓷压电盘连接时，如果陶瓷压电盘主要在一个方向上极化，则足以在弯曲陶瓷压电盘和柔性金属盘的复合材料的过程中通过压电效应产生可利用的电压。没有具有柔性金属盘的复合材料时，需要至少两个在相反方向上极化的陶瓷压电盘的复合材料，以便在弯曲的过程中通过压电效应产生可利用的电压。
[0022]覆盖住压电盘的第一侧面的导体路径薄膜优选地形成了通过连接带与电路基板相连接的圆形区域，该连接带优选地同样地具有导体路径薄膜，并且从圆形区域的边缘伸出。优选地，该电路基板同样地具有导体路径薄膜，以便其以及覆盖了压电盘的第一侧面的圆形区域可以与柔性的导体路径薄膜形成为一体。这有利于轮胎模块的简易、经济和结构紧凑。当优选直径相同的两个圆形区域一个设置在另一个的顶上、并且优选地彼此同轴地在两者之间插入硬质垫片盘(优选地为刚性垫片盘，优选地同样为圆形)时，结构特别紧凑。这两个圆形区域可以设置到这样的位置:其中在中间插入了间隔盘的导体路径薄膜在连接带的区域处围绕间隔盘折叠。压电盘、间隔盘以及导体路径薄膜的形成电路基板并且与轮胎模块的元器件和电路部分组装的部分以此方式特别紧凑地设置成一个位于另一个之上,并且可以由具有圆柱形外表面的壳体来承接,其中该壳体的外表面的直径根据压电盘的直径决定并且优选地比带有压电盘的金属盘的直径稍大。
[0023]间隔盘面向压电盘的一侧优选地为凸状弯曲的。这种方式有利于形成压电盘的边缘可以弯曲进入的自由空间。该自由空间的尺寸特别地选择成这样，使得弯曲的压电盘在会破裂之前已经区域性地接触间隔盘的面向压电盘的凸出侧面。
[0024]特别地，除了位于间隔盘的凸出侧面和面向该侧面的圆形区域之间的自由空间，以及除了金属盘的背向压电盘的侧面以外，轮胎模块的部件嵌入电绝缘的浇铸材料中。该浇铸材料保护轮胎模块的部件不受尘埃侵扰并且特别地防止水分进入。为了防止浇铸材料进入位于间隔盘的凸出侧面和面向该侧面的导体路径薄膜的侧面之间的自由空间，在间隔盘和导体路径薄膜形成的面向压电盘的圆形区域之间设置了密封环，密封环优选地具有矩形的截面。该密封环优选地包括可压缩的泡沫材料。
[0025]当通过浇铸而包围住轮胎模块的部件的浇铸材料凝固后，其优选地具有大体上圆柱形的圆周表面。此时“大体上”意指该圆周表面的形状可以偏离理想的圆柱形，以便如果采用了这样的浇铸模具来浇铸，即在浇铸材料凝固后轮胎模块必须从该模具上移开，以及如果浇铸模具不适合作为“会消失的”模具时，能够确保浇铸的轮胎模块的脱模。关于脱模，稍微呈锥形的浇铸模具便于脱模。
[0026]优选地，设置了用于灌浆的轮胎模块插入其中的帽体。帽体的边缘上优选地具有朝向外侧的法兰，使用该法兰可以使得帽体固定在轮胎的内侧。该帽体特别地为预制的浇铸零件。为了使其没有间隙地接收浇铸轮胎模块，轮胎模块的浇铸材料的圆周表面的尺寸优选地相对于空帽体的净宽度较大，以便当轮胎模块插入在其中时该帽体稍微伸展。优选地，轮胎模块的高度相对于帽体的净高度也较大，以便当其与插入其中的轮胎模块一起固定到轮胎内侧时，该帽体在高度上稍微伸展。可以采用不同方式来固定，例如使帽体的法兰在轮胎的内侧上硬化，特别是冷硬化。其他可能的方式包括例如使用热熔胶将帽体的法兰粘附在轮胎的内侧。
[0027]该帽体特别地包括弹性材料，特别是基于橡胶的材料。
[0028]浇铸的轮胎模块优选地与轮胎模块在其中进行浇铸的浇铸模具一同插入在帽体内。此时该浇铸模具是“消失”的模具。为此目的，该浇铸模具优选地设计成具有基体的桶体，该基体设置成当轮胎模块安装在轮胎上时其接触轮胎的内侧，并且该基体很薄以便其跟随轮胎的内侧变形并将此变形传递给压电盘，同时压电盘与转动轮胎一同移动经过轮胎上的接地面。该桶体优选地包括塑料箔并且特别地由该塑料箔通过深冲压或者热成型来形成。将该浇铸模具作为消失模具具有很多优点:浇铸后，该轮胎模块具有精确定义的形状并且用于顶面的材料可以选择为不会粘附在轮胎的内侧而是在轮胎的交替变形的过程中在轮胎的内侧上滑动。
[0029]当轮胎模块具有用于测量轮胎内的气压的装置时，轮胎中的空气必须可以进入轮胎模块的内侧。已得知提供集成电路来测量轮胎中的气压，其中(特别地在硅基体上)集成了电压力传感器。这样的集成电路具有孔，其使得压缩的空气可以接触到压力传感器，其中该孔可以包括过滤元件以防尘。通过这样的孔，在浇铸材料上和在帽体上均开放了路径，压力传感器通过该路径与轮胎中被压缩的空气相连通。但是，压力传感器不一定是集成电路的一部分，其也可以作为独立的部件连接在导体路径薄膜上。
[0030]在本发明的另一个有利的开发中，轮胎模块不仅仅包括具有发射天线的发射器，还包括具有接收天线的接收器。该发射器的发射频率通常为10MHz以上，然而轮胎模块中的接收器优选地设计成用于低得多的频率，特别是用于125KHZ的频率。通过该接收天线，可以接收传递信息的信号，该信号例如用于调整和/或编程设置在轮胎模块中的控制电路，该控制电路例如可以是微处理器、微控制器或者专用集成电路(ASIC)。通过该接收天线，还可以接收这样的信号，所述信号包含例如以制造类型和年代来表征轮胎特性的数据和例如以与轮胎模块每次发出的信号一同发出的单独的识别符(即代码)来表征轮胎模块的数据，以便该信号的接收可以通过协同传输的识别符来确定该信号来自哪个轮胎模块。
[0031]然而，通过轮胎模块的低频接收天线还可以接收通过无线电传送的用于给轮胎模块中的存储单元充电的电能。当车辆静止很久以至于设置在轮胎模块上的用于电能的存储单元放电时，这是有利的。因此，当不能使用压电操作的机电换能器给存储单元充电时，可以在车间中的维修操作过程中给存储单元充电。
[0032]本发明的其他优点和特征可以从下文中针对本发明的实例性实施例的说明中得知。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1显示了根据本发明的轮胎模块的分解图，即斜视图，以及用于接受该轮胎模块的帽体。
[0034]图2显示了嵌在浇铸材料中并插入帽体中的图1中的轮胎模块的穿过帽体的中心轴线的简化剖面图。
[0035]图3显示了固定到轮胎的内侧的轮胎模块的与图2同样的简化剖面图。
[0036]图4显示了与轮胎模块的元器件组装起来的导体路径薄膜的展开俯视图。
[0037]图5显示了设置在轮胎模块中的电路的简化框图。
[0038]图6显示了轮胎模块的简化剖面图，其整体上包括作为消失的浇铸模具的套管。
【具体实施方式】
[0039]图1显示了形成了第一圆形区域2、第二圆形区域3的柔性导体路径薄膜I以及将两个圆形区域2和3彼此连接成一体的连接带4。圆形区域3是电路板，仅示例性地和示意性地显示了设置在其上的集成电路5和其他电子元件6。这仅仅是用于表示电路基板3上具有电气元件和电子元件。集成电路(IC) 5在其壳体内具有压力传感器。为此，集成电路(IC) 5的壳体具有由过滤器7覆盖的孔14，见图2。
[0040]在电路基板3下面设置了刚性塑料的圆形盘8，其下侧面8a是外凸弯曲的。在塑料盘8下面设置了可压缩的密封环9，其轮廓具有矩形横截面。为了装配轮胎模块，装备有电气元件以及电子元件的电路基板3设置在塑料盘8的上侧面上。密封环9设置在塑料盘8的下侧面，并且导体路径薄膜I的圆形区域2朝向密封环9向上枢轴式旋转，结果在塑料盘8的凸状下侧面8a和圆形区域2之间形成了被密封环9所限定的封闭的自由空间16。如图2和图3所示，在图1中未显示的圆形区域2的下侧面设置了压电盘17，并且在其下面设置了金属盘18。
[0041]轮胎模块的部件通过浇铸材料13浇铸其中，并且在它们凝固之后将其整体地插入帽体10中，在帽体10的上侧具有孔11，过滤器7接合到孔11中。如图3所示，该帽体10具有向外突出的边缘12，可通过该边缘12将帽体10固定在轮胎21的内侧20。
[0042]图2显示了:使用浇铸材料13浇铸的轮胎模块是如何放置在帽体10中的。凝固的浇铸材料13具有大体为圆柱形的圆周表面13a，其尺寸相对于空的帽体10的净宽度过大，以便帽体10接受轮胎模块施加机械预负荷。为了使得帽体10可以伸展，其包括弹性材料，特别地基于橡胶的材料。
[0043]在电路基板3上的元件中，在图2中仅仅显示了集成电路(IC)5。为了简化的目的也没有画出其他元件。在IC5的壳体中显示了孔14的位置，出现在轮胎中的压缩空气可以通过孔14被例如设置在IC5中的压力传感器感受到。
[0044]在图2的剖视图中可以看出，在塑料盘8的下侧面的边缘上设置了环形肩部15，其上放置有密封环9。密封环9是自由空间16的径向边界，自由空间16位于塑料盘8和位于下方的导体路径薄膜I的第一圆形区域2之间。在第一圆形区域2的下侧面上设置有压电盘17，其优选地包括压电陶瓷。在压电盘17的下面优选地固定有圆形金属盘18。金属盘18优选地包括镍的重量百分比为42%的镍铁合金。例如可使用导电胶将金属盘18黏贴在压电盘17上。导电胶是具有导电色素的胶，该导电色素使得胶具有导电性。
[0045]金属盘18的直径比压电盘的直径大，但是不比两个圆形区域2和3的直径大。
[0046]在帽体10的法兰12的下侧面上设置了粘接剂19，例如热熔胶。如图3所示，使用该粘接剂19，帽体10可以与插入的轮胎模块一起粘接到轮胎21的内侧20上，后者仅示意性地并且以细节形式显示。备选地，还可以将法兰12硬化到轮胎21的内侧20上来实现固定。
[0047]图3显示了包括硬化了的浇铸材料13的轮胎模块，轮胎模块嵌入到浇铸材料13中，轮胎模块的高度相对于帽体10的净高度稍大，其直径相对于帽体10的内直径稍大。当将法兰12连接到轮胎21的内侧20时，轮胎模块被压入帽体10内，使得帽体10伸展并且全方位无间隙地将轮胎模块保持在其中。与此同时，金属盘18以较大的高度被压靠到轮胎21的内侧20上。该金属盘18薄且具有柔性以便其适应轮胎21的内侧20的曲率。当轮胎21的接地面经过轮胎模块连接到轮胎21中的区域时，轮胎21的内侧20的曲率在金属盘18的下面发生变化，并且随之改变了金属盘18和压电盘17的曲率，结果产生了压电电压。
[0048]图4示出了展开的导体路径薄膜1，其形成了第一圆形区域2和第二圆形区域3，它们通过连接带4彼此连接成一体。该导体路径薄膜I是柔性的并因此也被称作柔性薄膜。在圆形区域2上设置了压电盘17。压电盘17被圆形金属盘18覆盖住，并因此仅用断续线绘制。压电盘17和金属盘18设置成与圆形区域2同轴。金属盘18的直径仅比圆形区域2的直径稍小。压电盘17的直径比金属盘18的直径小。
[0049]例如通过使用导电胶可将金属盘18与压电盘17连接，并使金属盘18与压电盘17的第一侧面建立全区域的电接触。压电盘17的第二侧面通过导体路径薄膜I而电接触。在压电盘17的中间区域上设置了接触点22。除了这一个接触点22，还可以在压电盘17的中间区域上设置多个接触点，它们通过导体路径薄膜I的导体路径而相互连通，并且通过导体路径薄膜I的导体路径24来共同连接到集成电路5的输入端。金属盘18沿着圆弧焊接在导体路径25上，导体路径25在金属盘18的边缘附近延伸且延伸过稍小于360°的圆周角，并且通过导体路径薄膜I的导体路径26来与集成电路5的另一个输入端连接。通过这种方式，压电盘17中所产生的压电电压传导至集成电路5，并且通过整流器28 (未在图4中显示)传递至电容器或者类似的用于电能的存储单元30 (见图5)。
[0050]在金属盘18上，两个导体路径24和26通过电绝缘漆而彼此绝缘。
[0051]所显示的导体路径薄膜I的圆形区域3上的部件只是图示性地显示的并且未示出其功能性连接，只是为了表示圆形区域3是电路板。
[0052]图5是轮胎模块的简化电路图。其中显示了压电操作的机电换能器27，机电换能器27大致上包括压电盘17、位于压电盘17的一个侧面上的金属盘18以及位于压电盘17另一侧面上的导体路径薄膜I的圆形区域2。换能器27在一个侧面上直接与集成电路5的两个输入端连接，并且在另一个侧面上直接与包含多个二极管(例如8个二极管，其中显示了 2个二极管29)的整流器28连接。整流器28给存储单元30提供电能，在本例中存储单元30是电容器。存储单元30通过控制电路31与集成电路5连接，该控制电路31控制着电能管理单元(PMU)。控制电路31包括比较仪32，其将存储单元30的充电状态与限定值比较，并且当超过该限定值时，通过场效应晶体管33来给集成电路5提供电流。除了其他元件之外，集成电路5还包括压力传感器并且控制发射高频信号的发射器34，所述信号中包含由集成电路5所提供的信息内容，例如关于轮胎压力、识别符、关于轮胎的细节、轮胎跑动性能等的信息。这些信号可以例如通过433MHz的频率来传递。
[0053]电路还包括接收天线，特别是电磁天线(显示为绕组35)，其可以接收相对低频的信号，例如125KHZ的信号。在一方面，这些信号可以用于将控制信号和数据传递至集成电路5，为此该绕组35通过引线36而与集成电路5的两个输入端连接。然而，绕组35所接收的低频信号也可以用于给存储单元30充电。此时，信号输送至整流器28。
[0054]存储单元30的规格设置成在其完全充满电时其电量足以用于多种测量和发射操作。例如可以当每次存储单元30的充电状态超过预定的限定值时激发测量和发射操作。由于机电换能器28在轮子每一次旋转时为存储单元30提供一定的电量，所以通过这种方式以提高的速度实现了更频繁的测量和发射。然而，当充电状态较低时，可以使用集成电路5来限制测量和发射操作的频率，从而不会以非必要频繁的程度来测量和发射。
[0055]在慢速驾驶过程中或者在停车状态时，当低于充电状态的限定值时，控制电路31可以关闭集成电路5。当存储单元30的充电状态再次超过存储单元30的充电状态的预定限定值时，可以再次激活集成电路5并重新开始其测量和发射操作。
[0056]机电换能器27在每次通过轮胎的接地面的过程中提供不同极性的两个显著的电脉冲。由此，集成电路5可以区分停车状态与行驶状态，并且可以检测车辆的速度。当速度较高时，给存储单元30提供了大量的电能，使得不仅可以规律地(例如每10秒)测量和发射轮胎压力，而是还可以额外地发射轮胎的特性数据，特别是轮胎的识别、轮胎的类型以及用以测量其里程的轮胎转动累积次数。
[0057]可以由在经过接地面的过程中产生的两次显著的脉冲之间的时间间隔来判定接地面的长度。这是一个重要的安全问题，因为接地面长度并不仅仅取决于轮胎膨胀的程度，还取决于车辆的负载。随着负载增加，接地面的长度增加。通过评估所测量的接地面的长度可以检测到不允许高的负载，并且将其告知驾驶员。接地面长度的判定还很重要是因为其影响轮胎所受到的磨损
[0058]在图6所示的实例性实施例中，相同或者相应的零件用与前述图中相同的附图标记来标记。
[0059]图6所示的示例性实施例与前述的示例性实施例的不同处在于，轮胎模块40具有桶体41，其承接轮胎模块40的所有其余部件，为了简化的目的这些部件未单独显示。可以用塑料箔片(例如聚碳酸酯)来成型桶体41。桶体41的底部42很薄以便其跟随着轮胎21的跑动表面的变形而变形，当轮胎模块40固定在轮胎21上时，桶体41的底部42位于轮胎21的内侧20上，以便轮胎21的内侧20的变形可以传递给形成有压电盘17的机电换能器。这确保了机电换能器产生可以存储在轮胎模块40中用于其操作的电能。桶体41未粘附在轮胎21的内侧20。与之相反，在轮胎21的变形过程中，桶体41的底部42可以在轮胎21的内侧20上滑动。为此，优选地为桶体41选择这样的材料，所述材料相对于预定的轮胎21的内侧20具有尽量低的粘着摩擦系数和滑动摩擦系数。这样的桶体41还可以用于根据本发明的轮胎模块的其他实施例中。
[0060]附图标记列表
[0061]I导体路径薄膜
[0062]2第一圆形区域
[0063]3第二圆形区域、电路板
[0064]4连接带
[0065]5具有压力传感器的集成电路
[0066]6 部件
[0067]7过滤器
[0068]8塑料间隔盘
[0069]8a塑料间隔盘8的下表面，外凸侧
[0070]9密封环
[0071]10 帽体
[0072]11帽体10上的孔、路径
[0073]12 法兰
[0074]13浇铸材料
[0075]13a浇铸材料13的圆周面
[0076]14集成电路5上的孔、路径
[0077]15环形肩部
[0078]16自由空间
[0079]17压电盘
[0080]18金属盘
[0081]19粘结剂
[0082]20轮胎内侧
[0083]21 轮胎
[0084]22接触点
[0085]24导体路径
[0086]25导体路径
[0087]26导体路径
[0088]27换能器
[0089]28整流器
[0090]29 二极管
[0091]30存储单元
[0092]31控制电路
[0093]32比较仪
[0094]33场效应晶体管
[0095]34发射器
[0096]35绕阻、接收天线
[0097]36 引线
[0098]40轮胎模块
[0099]41 桶体
[0100]42桶体底部
【权利要求】
1.一种用于连接在机动车辆的充气轮胎(21)的内侧(20)的轮胎模块，包括: 用于测量和/或监控轮胎中的气压的装置(5)， 用于发射无线电信号的发射器(34)，所述信号包含关于轮胎(21)中的气压的信息， 具有柔性的圆形盘状的压电元件(17)的机电换能器(17，18，2)，其将由滚动的轮胎(21)所导致的所述压电元件(17)的形状的交替变化转化成电能，并且在其上通过压电效应所产生的电压在接触点处分接出去，下文中所述压电元件(17)称为压电盘， 用于电能的存储单元(30)，其与所述机电换能器(17，18，2)相连接， 其特征在于，所述接触点位于所述压电盘(17)的相对的侧面上。
2.根据权利要求1所述的轮胎模块，其特征在于，所述接触点通过圆形金属盘(18)而形成，所述圆形金属盘(18)完全地覆盖住所述压电盘(17)的第一侧面，并且其是薄的且具有柔性，以便其能够将在所述轮胎模块经过所述轮胎(21)的接地面的过程中所产生的所述轮胎(1)的变形传递到所述压电盘(17)上。
3.根据权利要求2所述的轮胎模块，其特征在于，所述金属盘(18)的直径比所述压电盘(17)的直径大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎模块，其特征在于，所述压电盘(17)的第二侧面上仅仅部分地设置了至少一个接触点(22)，优选地设置了多个接触点(22)，所述多个接触点(22)以导电的方式彼此连接。
5.根据权利要求4所述的轮胎模块，其特征在于，一个或多个所述接触点(22)设置在所述压电盘(17)的第二侧面的中央。
6.根据权利要求4或5所述的轮胎模块，其特征在于，所述压电盘(17)的第二侧面上的一个或多个所述接触点(22)覆盖住最多20%、优选地最多10%的所述压电盘(17)的第二侧面的表面。
7.根据上述权利要求中任一项所述的轮胎模块，其特征在于，所述压电盘(17)设置在位于其第一侧面上的所述金属盘(18)和位于其第二侧面上的所述柔性导体路径薄膜(1)之间。
8.根据权利要求7所述的轮胎模块，其特征在于，所述金属盘(18)粘附在所述压电盘(17)上。
9.根据权利要求7或8所述的轮胎模块，其特征在于，覆盖住所述压电盘(17)的第一侧面的所述导体路径薄膜(1)形成了圆形区域(2)，其通过连接带(4)与电路基板(3)连接，所述连接带(4)优选地同样包括导体路径薄膜，并且从所述圆形区域(2)的边缘伸出。
10.根据权利要求9所述的轮胎模块，其特征在于，所述电路基板(3)同样地包括导体路径薄膜(1)，其优选地形成圆形区域，并且所述两个圆形区域(2，3)通过连接带(4)彼此连接成一体，其直径相同并且在其中间插入圆形间隔盘(8)，所述两个圆形区域(2，3) 一个设置在另一个之上，且优选地彼此同轴。
11.根据权利要求10所述的轮胎模块，其特征在于，所述间隔盘(8)的面向所述压电盘(17)的侧面为凸出式弯曲的。
12.根据权利要求10或11所述的轮胎模块，其特征在于，在所述间隔盘(8)和面向所述压电盘(17)的由所述导体路径薄膜(1)所形成的所述圆形区域(2)之间设置了密封环(9)。
13.根据权利要求11或12所述的轮胎模块，其特征在于，除了在所述垫片盘(8)的凸出侧面(8a)和面向所述间隔盘⑶的凸出侧面(8a)的所述圆形区域(2)之间的自由空间(16)以及除了所述金属盘(18)的背离所述压电盘(17)的侧面之外，所述轮胎模块的部件嵌入在电绝缘的浇铸材料(13)中。
14.根据权利要求13所述的轮胎模块，其特征在于，所述凝固的浇铸材料(13)具有大体上为圆柱形的圆周表面(13a)。
15.根据权利要求14所述的轮胎模块，其特征在于，设置了用于接收浇铸的轮胎模块的帽体(10)，其具有用于将所述帽体(10)连接至所述轮胎(21)的内侧(20)的法兰(12)。
16.根据权利要求15所述的轮胎模块，其特征在于，包括所述轮胎模块嵌入到其中的凝固的浇铸材料(13)在内的所述浇铸的轮胎模块的高度大于空帽体(10)的净高度。
17.根据上述权利要求中任一项所述的轮胎模块，其特征在于，所述轮胎模块具有作为整体式部分的桶体(41)，所述桶体(41)接收所述轮胎模块(40)的包括浇铸材料(13)在内的其他部件。
18.根据权利要求17所述的轮胎模块，其特征在于，所述桶体(41)由塑料箔片而成型。
19.根据权利要求17或18所述的轮胎模块，其特征在于，所述桶体(41)具有很薄的底部(42)，以便当所述机电换能器(17，18，2)随轮胎(21)滚动而运动经过所述轮胎的接地面时，所述底部(42)能够随着轮胎(21)变形且将该变形传递至机电换能器(17，18，2)。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的轮胎模块，其特征在于，所述桶体(41)通过深冲压箔片而形成。
21.一种用于车辆的充气轮胎，在其内侧(20)固定了根据上述权利要求中任一项所述的轮胎模块，以便所述充气轮胎(21)的内侧(20)的变形导致所述金属盘(18)和压电盘(17)的可逆的变形。
22.根据权利要求21所述的充气轮胎，其特征在于，所述金属盘(18)接触、优选在压力下接触所述充气轮胎(21)的内侧(20)。
23.根据权利要求17至21中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述桶体(41)具有底部(42)，所述底部(42)接触、优选在压力下接触所述轮胎(21)的内侧(20)。
【文档编号】H02N2/18GK104302490SQ201380019600
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年4月11日
【发明者】阿克塞尔·杜塞因格, 拉尔夫·凯斯勒, 英格玛·沃尔夫, 安德烈·塞弗特, 本杰明·穆勒 申请人:霍富霍尔斯贝克福尔斯特有限公司