(57)【要約】  本発明は、片側で挟まれた弾性要素（２）及び運動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換装置（２，３，４，６，７）を有するタイヤの状態変数を検出するタイヤモジュールに関する。この場合、弾性要素（２）は、棒ばね，トーションばね又は板ばねとして構成されている。振動錘（３）が、この弾性要素（２）の挟まれてない端部に配置されていて、この振動錘（３）の加速度の急上昇を変換装置（２，３，４，６，７）に伝達する。
2008526596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側で挟まれた弾性要素及び運動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換装置を有するタイヤの状態変数を検出するタイヤモジュールにおいて、弾性要素（２）は、棒ばね，トーションばね又は板ばねとして構成されていて、振動錘（３）が、この弾性要素（２）の挟まれてない端部に配置されていて、この振動錘（３）の加速度の急上昇を変換装置（２，３，４，６，７）に伝達することを特徴とするタイヤモジュール。
【請求項２】
弾性要素（２）は、ハウジング（５）内に挟まれていて、少なくとも１つの圧電素子（４）に結合されていて、この圧電素子（４）は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することを特徴とする請求項１に記載のタイヤモジュール。
【請求項３】
圧電素子（４）は、各運動方向で弾性要素（２）に機械的に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤモジュール。
【請求項４】
圧電素子（４）は、弾性要素（２）に固定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のタイヤモジュール。
【請求項５】
変換装置（２，３，６，７）は、誘導式に又は容量式に作動することを特徴とする請求項１に記載のタイヤモジュール。
【請求項６】
弾性要素（２）は、板ばねであり、振動錘が、中央、特に重心に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のタイヤモジュール。
【請求項７】
振動錘（３）は、永久磁石又は充電キャリアとして構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のタイヤモジュール。
【請求項８】
整流器（Ｋ）、特にブリッジ整流器が、変換装置（４；２，３，６，７；Ｇ）に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項９】
電気エネルギー・アキュムレータ（Ｃ）、特にコンデンサが、整流器（Ｋ）に接続されていることを特徴とする請求項８に記載のタイヤモジュール。
【請求項１０】
電気パルスを評価する評価装置（ＡＥ）が、変換装置（４；２，３，６，７；Ｇ）に接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項１１】
制御ユニット（ＥＥ）が、整流器（Ｋ）に割り当てられていて、この制御ユニット（ＥＥ）は、変換装置（４；２，３，６，７；Ｇ）のパルスを整流器（Ｋ）又は評価装置（ＡＥ）に交互に伝えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項１２】
センサ（Ｓ）及び／又は送信機（ＳＳ）が、評価装置（ＡＥ）に接続されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のタイヤモジュール。
【請求項１３】
ストッパー（８）が、弾性要素（２）の運動方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項１４】
ストッパー（８）は、弾性要素（２）の曲げ線に一致するか又は弾性要素（２）の曲げ線に対して僅かに反っていることを特徴とする請求項１３に記載のタイヤモジュール。
【請求項１５】
弾性に形成されたストッパー面（９）、特にストッパーばねが、ストッパー（９）上に配置されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のタイヤモジュール。
【請求項１６】
ストッパー面（９）は、ストッパー（８）より僅かに反っていることを特徴とする請求項１５に記載のタイヤモジュール。
【請求項１７】
ストッパー面（９）は、多数のセグメント又は層から構成されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のタイヤモジュール。
【請求項１８】
振幅リミッター（１１，１２）が、振動錘（３）に割り当てられていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項１９】
弾性要素（２）の長さは、8mm 〜40mmの範囲内にあり、振動錘（３）は、 0.5ｇ〜5gの間の重さであり、振動錘（３）の変位は、1mm 〜15mmであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項２０】
タイヤモジュール（１）は、タイヤの内面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載のタイヤモジュール。
【請求項２１】
弾性要素（２）は、空気タイヤの回転軸線に対して平行にこの弾性要素の軸線に沿って配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の空気タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側で挟まれた弾性要素及び運動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換装置を有するタイヤの状態変数を検出するタイヤモジュール並びにこのタイヤモジュールを有する空気タイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特にタイヤの状態変数及び路面特性をエネルギー自己保持システムによって算出するために適している。
車両タイヤの運転パラメータを算定するシステムが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第44 02 136 号明細書から公知である。このシステムの場合、センサ装置，評価電子系及びその他のシステム要素にエネルギーを供給する圧電素子が、支持本体上に配置されている。圧電要素は、多層構造を有する。
【０００３】
さらに、センサにエネルギーを供給する装置が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第101 03 952号明細書から公知である。このセンサは、受動圧電変換器を有する。この圧電変換器は、機械式のエネルギーアキュムレータによって変形可能であり、センサを作動するために適する電圧を供給する。この圧電変換器は、エネルギーアキュムレータから提供される変形動作によって曲げ可能である。棒ばね及びこの棒ばねの自由端部に配置された圧縮ばねを有する構造は、経費がかかる。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第44 02 136 号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第101 03 952号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、この従来の技術から出発して改良されたタイヤモジュールを提供することにある。タイヤの回転数が小さい場合でも、エネルギー供給が、このタイヤモジュールによって簡単にかつ確実に可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この課題は、弾性要素が棒ばね，トーションばね又は板ばねとして構成されていることによって解決される。この場合、振動錘が、弾性要素の挟まれなかった端部に配置されている。衝撃が、タイヤの回転によってこの振動錘に加えられる。弾性体−錘振動体が、振動錘を弾性要素に支承することによって構成される。この弾性体−錘振動体は、従来の圧電エネルギー変換に比べて高くなった効率を有する。タイヤモジュールが、走行の間の直線路上の接地面に接するごとに運動する一方で、タイヤモジュールが、カーブ路上の接地面から離れた後に運動することによって、この振動が生成される。遠心力が、カーブ路で振動錘に作用する一方で、この遠心力は、理想的には上記接地走行中は作用しない。弾性体−錘振動体が、この遠心力によって変位し、この接地走行中にその停止位置に戻ろうとする。過振動及び後振動が発生する。これによって振動錘が、一定な力の段階の間でも、すなわち移行と移行との間でも運動している。このことは、電気エネルギー変換にとって特に有益である。
【０００６】
本発明のその他の構成は、弾性要素がハウジング内に挟まれていて、少なくとも１つの圧電素子が運動方向に弾性要素に結合されていることを提唱する。この圧電要素は、弾性体−錘振動体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。この電気エネルギー自体が、電力消費体にさらに送られ得る。圧電素子は、好ましくは弾性要素の運動ごとにこの弾性要素に接合されている。その結果、両圧電素子の変位方向内のそれぞれの平面内での振動時に、電気エネルギーが得られる。
【０００７】
コンパクトな構造を実現するため、圧電素子は、弾性要素のすぐ上に固定されている。その結果、弾性要素の変位が、圧電膜の膨張又は変形を招く。その結果、電圧が、対応する接触面から取り出され得る。
【０００８】
この代わりに、変換装置が誘導性に作動することが提唱されている。この場合、磁気回路の磁束が、弾性要素つまり振動錘の運動によって変調される。誘導式の変換装置の構成は、弾性要素が板状に、特に同心状に又は円形に形成されていることを提唱する。この場合、振動錘は、板状の弾性要素の中央、特に振動点に配置されている。この場合、板状のばねの振動可能性のため、複数の溝、特に同心状の溝が形成されている。磁石と振動錘との間の空隙が、タイヤ接地面の走行時に変化する。これによって、磁気回路内の磁束が変化する。この磁束の変化が、適切に配置されたコイルによって電圧に変換され得る。
【０００９】
電気要素及び電子要素の運転に対して必要な直流を得るため、本発明のその他の構成では、タイヤモジュールが、変換装置に接続されている整流器を有する。この整流装置は、特にブリッジ整流器として構成されている。
【００１０】
タイヤが停止している間でもタイヤの状態変数を評価できるようにするため及びタイヤモジュールのその他の機能を実施できるようにするため、電気エネルギー・アキュムレータ、特にコンデンサが、整流器に敷設されていることが提唱されている。これによって、タイヤの運転の間に必要としなかった余分に生成されたエネルギーを蓄えること及び適切な時点に対して取り出すことが可能である。
【００１１】
タイヤの状態変数を検出する完全なモジュールユニットを実現するため、変換装置の電気出力信号及びその他のセンサデータを評価する評価装置も、変換装置に接続されている。すなわち、例えば２つの加速度の衝撃間の期間に基づいて、接地面の長さ、すなわちタイヤの接地面の大きさを算定することが可能である。同様に、車輪回転数又は車輪負荷を算定することが可能である。例えば空気圧又はタイヤの温度を検出するその他のセンサも、評価装置に接続され得る。
【００１２】
評価装置内で検出された又は計算されたデータを車両内にあるシステム内でさらにアクセスできるようにするため、好ましくは送信機が、タイヤモジュールに敷設されている。タイヤ状態データが、この送信機によって制御系に伝達されるか又は通知するために表示装置に伝達される。このようなタイヤモジュールでは、変換装置の２つのパルス間のより短い距離によって、接地面の長さを算定することができる。変換装置の出力信号の時間変化及び振幅が、タイヤの状態変数を算定するために直接使用され得る。
【００１３】
非常に大きい加速度力が、非常に高い速度で発生するので、ばねが拘束されずに挟まれている場合に、このばねが破損する危険がある。それ故にストッパーが、ハウジング内で弾性要素の運動方向に形成されていることが提唱されている。これらの弾性要素は、ばねの移動を制限する。特に、ストッパーが、弾性要素の曲げ線に一致するか又は弾性要素の曲げ線に対して僅かに反っているように、これらのストッパーは形成されている。これによって、弾性要素が、ストッパー間で振れることが可能である。その結果、弾性要素の機械的な負荷が低減される。
【００１４】
その他の構成は、弾性に形成されたストッパー面がストッパー上に配置されていることを提唱する。その結果、激しくない振れが、これらのストッパー面間で可能になる。この場合、ストッパー面がゴム弾性に又はばね弾性に形成されていることが提唱されている。ゴム弾性の構造の場合、振れる時の変形エネルギーが、熱に変換される。その一方でストッパー面のばね弾性の構造の場合は、運動エネルギーが、系内に保存され、後の振動時に電気エネルギーに変換され得る。ばね弾性のストッパー面が、ストッパーばねとして構成される場合、これらのストッパーばねは、好ましくは振動錘を有する弾性要素より高いばね定数を有する。その結果、高い速度の場合でも、ばねの働きが保証されている。ストッパー面も、弾性要素の曲げ線の反りより小さい反りを有さなければならない。ストッパー面は、一体的に又は多数のセグメント若しくは層から構成されて形成され得る。この場合、セグメント式の構成には、弾性率を弾性要素の変位に調整できる利点がある。
【００１５】
さらに又はこの代わりに、非常に高い速度の時の破損を阻止するため、振幅リミッターが、振動錘に割り当てられていることが提唱されている。
【００１６】
本発明の空気タイヤは、上述したタイヤモジュールをタイヤの内面上に配置、特に接着することを提唱する。弾性要素を空気タイヤの回転軸線に対して平行にこの弾性要素の軸線に沿って配置することによって、タイヤモジュールの円周方向の伸張力が最小になり得る。これによって、タイヤモジュールとタイヤの内面、すなわちいわゆる「インナーライナー」との間の摩擦が最小である。このことは、タイヤモジュール又はタイヤモジュール及び空気タイヤから構成された系の耐用期間を長くする。
【００１７】
弾性要素の長さは、好ましくは8mm 〜40mmの範囲内にある。振動錘は、 0.5ｇ〜5gの重さである。振動錘の変位は、1mm 〜15mmである。
【００１８】
圧電式又は誘導式のエネルギー変換のほかに、弾性要素が、固定ストッパーに向き合って充電されることによって、容量式のエネルギー変換も実施できる。接地面に接し接地面から離れる時の加速度の急上昇によって引き起こされる運動の場合、弾性要素上の充電が一定であるときに、ストッパーに向き合った弾性要素の電圧が変化する。変換装置がマイクロ機械式の構成の場合に、この構成は有益である。
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳しく説明する：
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、タイヤモジュール１の断面を示す。このタイヤモジュール１は、特に空気タイヤの内面上に空気タイヤに対向して配置されている。このハウジング５は、１本のスリットを有する。このスリット内では、弾性要素２が、板ばねとして存在して構成されて片側で挟まれている。振動錘３が、この挟まれた端部に対向する弾性要素２の端部に配置されている。この振動錘３は、機械的な衝撃によって振動する。弾性要素２は、振動錘３と共に弾性振動体を構成する。この弾性振動体は、ハウジング５内で振動運動を実施する。圧電膜４が、弾性要素２の上面及び下面にそれぞれ貼付されている。この圧電膜４は、適切に分極されていてかつ接触面を有する。圧電膜４が膨張又は変形するように、取り付けがなされている。電圧が、図示しなかった接触面で取り出され得る。その結果、振動する振動錘３に起因した運動エネルギーが、圧電膜４を介して電気エネルギーに変換される。この場合、弾性要素２つまり板ばねが、変位変換器として働く。この変位変換器の場合、振動錘３の数ミリメートルだけの変位が、圧電材料４の長さを変化させる。このことは、圧電効果の利用の下で電気エネルギーを生成する。
【００２１】
振動錘３が、（タイヤの）接地面に接し接地面から離れる時の加速度の急上昇に起因して振動することによって、タイヤモジュール１は、カーブ路とタイヤの接触面との間で発生する加速度の急上昇を利用してエネルギーを生成する。本発明のタイヤモジュール１には、エネルギー変換が、接地面に接し接地面から離れる間の加速度の急上昇の間だけで実施されるのではなくて、振動可能な弾性体−錘振動体の刺激後のこの弾性体−錘振動体の後振動の間でも実施されるという利点がある。運動エネルギーが、この後振動によってより長い期間にわたって電気エネルギーに変換される。従来の圧電エネルギー発生器の場合より高い効率が、より長い期間にわたるエネルギー出力の分散によって得られる。
【００２２】
本発明のタイヤモジュールの別の利点は、簡単で丈夫な構造である。この構造は、安価な製造を可能にする。この場合、示された実施形では、弾性要素２は、鋼性の板ばねとして構成されている。しかしながらその他の材料を使用してもよい。図１の実施形によれば、振動によって変形又は膨張する圧電膜４は、運動エネルギーを電気エネルギーパルスに変換する変換装置である。
【００２３】
この代わりに、圧電膜４が、ハウジング５の内壁に突き当たる時に、圧電効果が、ハウジング５に沿った運動方向への変形によって生じるように、圧電膜つまり圧電要素４を配置してもよい。
【００２４】
圧電効果に基づく変換装置を使用する代わりに、エネルギーを誘導によって変換してもよい。可能な実施の形態が、図２中に示されている。この実施の形態の場合、弾性要素２が、板ばねとして構成されている。永久磁石３が、振動錘としてこの板ばねの自由端部に固定されている。この板ばね２の挟まれた端部が、コイル６上に支承されている。電気パルスが、ケーブル１０を通じて例えば整流器に送られる。図２のタイヤモジュール１の場合、磁気回路の磁束が、板ばね２の運動によって変調される。特に、板ばね２のばね鋼が、磁気回路の一部であるように、すなわち磁束が、板ばね２によって誘導されるように、磁気回路が構成される。この磁気回路は、永久磁石として構成された振動錘３によって給電される。コイル６が、任意の位置で磁気回路にわたって押し込まれてもよいし又は磁気回路の周りに巻かれてもよい。この代わりに、この発電機の回転対称な構造が実現可能である。磁極片を有する継鉄７が、振動錘３に対向して配置されている。この継鉄７は、全く動かないで磁束を通す、励磁磁石なしの磁気回路の一部である。
【００２５】
図３中には、図１のタイヤモジュールの変形例が示されている。この変形例の場合、ストッパー８が、ハウジング５内で振動錘３の運動方向に形成されている。これらのストッパー８は、弾性要素２の曲げ線の輪郭に一致する。比較的しなやかな仕様の弾性要素２の場合、僅かな車両速度が原因で、接地面に接し接地面から離れる時の加速度の急上昇が小さいときでも、振動錘３の変位は大きい。しなやかな仕様の弾性要素３は、僅かな車両速度でも利用可能な電圧を維持するために望ましい。対応するより大きい加速度の急上昇によるより大きい速度の場合、振動錘３の変位は非常に大きい。その結果、弾性要素３が破損しうる。それ故に、振動錘３用の振幅リミッター１１，１２のようなストッパー８が設けられている。ストッパー８及び振幅リミッター１１は、硬く、ゴム弾性に又はばね弾性に構成され得る。硬い構造は、一番安価であるものの、弾性要素２及び振動錘３の高い機械的な負荷の欠点を有する。ゴム弾性のストッパー８又は振幅リミッター１１，１２の場合、余分なエネルギーが、熱に変換される。その一方でばね弾性のストッパー８又は振幅リミッター１１，１２の場合、励起されたエネルギーが、運動エネルギーとして系内に保存され、後の振動時に電気エネルギーに変換され得る。ばね弾性の構成の場合、ストッパー面又はストッパーばね９が、ストッパー８の上又は前方に形成されていることが提唱されている。これらのストッパー面又はストッパーばね９は、弾性要素２より高いばね定数を有する。その結果、高い速度及びこれに対応する高いエネルギーの場合でも、ストッパーばね９は、ストッパー８に向かって変位しない。
【００２６】
固定したストッパー８が設けられている場合、弾性要素２の曲げ線の形の輪郭が好ましい。その結果、弾性要素２が、ストッパー８に当接する；この反りが、弾性要素２の曲げ線の反りより小さくなくてはならない場合、弾性要素２は、ストッパー８に対応する変位で揺れる。
【００２７】
図３中では、弾性ストッパーばね９が、同様に場合によっては弾性要素２の曲げ線より小さい反りを有する曲げ線の形を有することが分かる。この場合、ストッパーばね９が、弾性要素２と共にハウジング内に固定されて挟まれている。振動錘３の変位、すなわち弾性要素２の反りが十分に大きい場合、弾性要素２が、最初にストッパーばね９に接触する；これによって、配置全体のばね定数が上昇する。
【００２８】
タイヤモジュール１は、この構造によって小さい車両速度でも高い速度でもエネルギーを供給できる。ストッパーばね９がない場合、高い速度時に接地面に接地している時間は、振動錘３をその当接面から簡単に上げるためには弾性要素２にとって十分でない。このため、移動振幅が非常に小さくなる。その結果、エネルギー出力が、これに応じて小さくなる。エネルギーを摩擦過程によってほとんど失わないため、弾性要素２の表面と弾性ストッパー９の表面とが、当接及び変位時に重なり合って摺動できないように、弾性要素２の表面及び弾性ストッパー９の表面を適切に構成することが提唱されている。
【００２９】
図３による構成の場合、ストッパー８の輪郭が、弾性ストッパー９の表面より大きく反っていることが好ましい。その結果、車両速度が上昇すると共に、弾性要素が、最初に弾性ストッパー９の表面に当接し、速度がさらに上昇すると、この弾性要素２は、弾性ストッパー９の表面と共に固定ストッパー８に当接する。このため、弾性要素が、最大速度時でも破損しない。
【００３０】
一体構造の代わりに、多数のストッパー９の表面が、振動錘３の移動方向に相前後して配置されてもよい。その結果、多重の線形なばね定数がステップ状に実現される。
弾性ストッパー９の表面が、多重にステップ状にされた異なる長さの複数の板ばねによって構成されることによって、斬新的な弾性特性が同様に実現され得る。これらの板ばねがその都度当接するほど、板ばねはより短くかつより硬くなる。その結果、斬新的な弾性特性を実現することができる。
【００３１】
固定ストッパー８又は振幅リミッター１１，１２の代わりに、タイヤモジュール１が、適切な液体で充填することによって高速度時の破損から保護され得る。余分なエネルギーが、熱に変換され、電気エネルギーを得る代わりに失われる。
【００３２】
好適な構成及び配置は、タイヤモジュール１の長手延在部分がタイヤの回転軸線に対して平行に取り付けられること、すなわち弾性要素２が車輪軸に対して平行に指向されていることを提唱する。これによって、タイヤの円周方向のタイヤモジュール１の伸張力が最小になる。その結果、タイヤモジュール１と空気タイヤのインナーライナー上の当接面との間の摩擦が最小になる。このことは、この配置の耐用期間を長くする。
【００３３】
弾性要素としての板ばね２を有する上述した実施形の代わりに、タイヤモジュールはシリンダ対称に構成されてもよい。電気力学的なエネルギー変換の場合、磁気回路が、シリンダ壁によって構成される一方で、永久磁石が、シリンダ軸線に沿って存在する。このとき、弾性体−錘振動体が、同様にシリンダ軸線上に配置された振動錘によって構成される。この振動錘は、シリンダ蓋に固定されている。この蓋が、ばねの機能を引き受け得るように、この蓋は、同心状の複数の溝を有し、弾性鋼から作られている。磁石と振動錘との間の空隙が、タイヤの接地面に起因した通過時の加速度の急上昇によって変化する。これによって、磁気回路内の磁束が変化する。この磁束の変化が、適切に配置されたコイルによって電圧に変換され得る。
【００３４】
変換装置又はエネルギー発生器によって得られたエネルギーを有効に利用できるようにするため、一般に交流として存在する電圧が整流される必要がある。図４中には、発電機Ｇを有する回路配置が示されている。この発電機Ｇは、図１の変換装置に相当する。この変換装置は、コンバータＫに接続されている。このコンバータは、交流電圧を直流電圧に変換する。エネルギーの貯蔵を可能にするため、チャージコンデンサＣが、コンバータＫに接続されている。評価装置ＡＥ及び送信段ＳＳから構成される電子ユニットＥＥが、コンデンサに後続接続されている。発電機の信号が、同様に評価装置ＡＥに直接送られる。その結果、電圧，電流，周波数及び電力のような発電機の出力変数に基づいて、電気信号が、評価装置ＡＥに伝達される。したがって発電機Ｇのこれらの電気信号は、タイヤ内で発生する機械的な刺激に対する目安を示す。しかしこれらの機械的な刺激は、例えば寸法，タイヤ溝の深さや変形のようなそれぞれのタイヤ内の特殊な状態にも依存するので、タイヤの状態変数を発電機Ｇの電気信号から得ることが可能である。接地面の長さの検出が、具体例として挙げられる。接地面に接し接地面から離れる時の加速度の急上昇に起因して、発電機が、パルスとしての電気信号で出力される刺激を受ける。評価装置ＡＥ内では、例えばタイヤの回転に関するパルスが検出され、接地面の長さが、これらのパルス間の期間に基づいて計算される。この計算は、車両に固定された検出機器内でも実施できる。このとき、これらのパルスだけが、タイヤモジュールから伝達され、これらのパルス間の期間が、検出機器内で評価される。したがって、追加のセンサの取り付けが省略できる。接地面の長さ及び振れ過程の回数は、ランフラットタイヤの残りの走行距離を算出する磨耗モデルに対する重要な入力変数である。しかしながらこの代わりに又はこれに補充して、もう１つのセンサＳを設けてもよい。このセンサＳは、同様にコンデンサＣを通じてエネルギー供給され、例えば温度を検出する。評価されたデータが、センサ段ＳＳを介してエンジン制御部，シャーシ制御部又は運転者に対して出力される。
【００３５】
発電機Ｇの出力電圧が、コンデンサＣの充電の間にコンデンサＣのインピーダンスによって降下され、発電機Ｇの出力電圧が、無負荷に比べて変化するので、この変化は、タイヤの状態変数の検出を阻止しうるか又は許容できないほどに妨げうる。それ故に図５によれば、コンデンサＣが、コンバータによって１回充電され、発電機Ｇが、この期間にコンデンサのインピーダンスによって負荷を受けるように、整流器又はコンバータＫが、電子ユニットＥＥによって制御されることが提唱されている。この別の状態では、整流器Ｋが遮断される。すなわち、コンデンサＣが充電され得ない。したがって発電機Ｇの出力電圧が、コンデンサのインピーダンスによって降下されない。その結果、タイヤの状態変数が、無負荷状態で検出され得る。一方では系全体又はタイヤモジュールに十分なエネルギーを常に供給でき、他方ではタイヤの状態変数が最適に検出されるように、電子ユニットＥＥが、これらの両状態間の切り替えを制御する。
【００３６】
図４及び５による配置は、例えば車輪の負荷を算出するため又はタイヤ溝の深さを検出するために使用され得る。これらの配置では、図１〜３によるタイヤモジュールが使用され得る。同様に、エネルギー管理システムを電子ユニットＥＥに内蔵することが可能である。測定変数をタイヤの停止中でも検出すること、データを受信する制御機器に対して伝達することが、このエネルギー管理システムによって可能である。これに対して、例えば追加のコンデンサＣが充電され得る。この追加のコンデンサＣは、専ら車両の停止中のこのシステムにエネルギーを供給するために使用される。このコンデンサの充電過程及び放電過程は、電子ユニットＥＥによって引き受けられる。その結果、緩やかに進行する圧力損失が、車両の停止中にも検出することが可能である。電子ユニット内では、タイヤに固有のデータも、記憶されて中央制御機器に対して伝達され得る。その結果、車両のダイナミック制御器が、その都度のタイヤの種類に最適に調整され得る。例えば、冬タイヤから夏タイヤへの交換が自動的に記録される。また、図４及び図５による系は、タイヤ圧，走行した距離，タイヤ内の力，加速度の急上昇等のような変数を検出し、場合によっては記憶するので、これらの系は、タイヤ状態のプロトコリングに使用され得る。すなわち、例えば、タイヤが許容できない圧力で走行されたかどうか、及び、どのくらいの走行距離を走ったかを確認することが可能である。さらに、縁石のような大きい障害物を越えた走行が検出され得る。この場合、この情報が、それぞれのタイヤの残りの耐用年数を計算するために使用され得る。
【００３７】
図６中には、誘導の原理に基づくエネルギー変換装置を有するタイヤモジュール１が示されている。コイル６が、鉄心１６にわたって配置されている。このコイル６は、ケーブル１０を介して図示しなかった評価装置に接続されている。励磁磁石２０，２１が、鉄心１６の端部に対向して配置されている。板ばね２の形をした弾性要素が、対向する端部の片側に振動するように固定されている。空隙が、励磁磁石２０と励磁磁石２１との間に形成されている。振動錘３が、この空隙及び励磁磁石２０，２１の上に配置されている。図６の右側の図中で見て取れるように、励磁磁石２０，２１が逆方向に配置されている。すなわち、励磁磁石２０，２１のＮ極２０ａ及びＳ極２１ｂが互いに対向する。その一方で励磁磁石２０，２１のＳ極２０ｂ及びＮ極２１ａが互いに対向する。電圧を誘導するため、時間変化する磁束が、磁気回路内で必要になる。空隙の大きさが変化することによって、又は、磁気短絡が、振動錘３の運動によって引き起こされることによって、磁束が、図６にしたがって変化される。この場合、誘導が、磁石２０，２１の漏れ磁束を変調することによって引き起こされる。漏れ磁束は、短絡時はほとんど発生せず、空隙を有する動作の場合に、多くの漏れ磁束が発生する。その結果、誘導電圧が、空隙を有する動作時に上昇する。
【００３８】
図２による配置の場合、磁束の時間変化は、弾性要素２の変位時の空隙の長さの変化によって実現される。極片が磁化した場合、より大きい磁束変化が期待できるこの場合、場合によっては極片が、交互にＮ極−Ｓ極−Ｎ極−Ｓ極に磁化され得る。
【００３９】
タイヤの状態変数及び走行動特性変数を検出し、記憶し再処理するためのバッテリーに関係ない耐用期間を有するエネルギー自己保持システムを非常に安価に実現することが、本発明のタイヤモジュール又はこのタイヤモジュールに内蔵されたシステムによって可能である。このタイヤモジュールは、好ましくはタイヤの内面上に固定されている。記憶装置が、タイヤモジュールに割り当てられている。適切な空気圧を有するタイヤの稼動期間及び空気圧に関するデータが、この記憶装置内に記憶される。タイヤが、より長い期間にわたって非常に僅かな空気圧で稼動される場合、このことは、増大した磨耗を招く。タイヤがうまく働かず、事故を招いた場合、タイヤが不適切に扱われたこと、及び、タイヤのこの扱いが早すぎる故障を招いたことを証明できるようにするため、これらのデータが呼び出され得る。
【００４０】
タイヤモジュールは、好ましくは車両の製造時にブレーキ検査の間に初期化され、場合によっては記憶装置内に記憶されている識別番号を付される。
タイヤの破損を発生する不規則性から推測できるようにするため、タイヤモジュールは、例えば 100Hzの範囲内の振動も測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】変換装置を有するタイヤモジュールの概略断面図である。
【図２】変換装置の誘導式の構造を示す。
【図３】図１の変形を示す。
【図４】タイヤモジュールの回路図である。
【図５】図４の配置のさらなる改良を示す。
【図６】磁気短絡を有するタイヤモジュールを示す。
【符号の説明】
【００４２】
１    タイヤモジュール
２    ばね要素
３    振動錘，永久磁石
４    圧電膜
５    ハウジング
６    コイル
７    継鉄
８    ストッパー
９    ストッパーばね
１０  ケーブル
１１  振幅リミッター
１２  振幅リミッター
１６  鉄心
２０  励磁磁石
２１  励磁磁石
Ｇ    発電機
Ｋ    コンバータ
Ｃ    チャージコンデンサ
ＥＥ  電子ユニット
ＡＥ  評価装置
ＳＳ  送信段
Ｓ    センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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