WO1998023458A1 - Transformer for transmitting electric energy to the wheel of a motor vehicle - Google Patents

Transformer for transmitting electric energy to the wheel of a motor vehicle Download PDF

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WO1998023458A1
WO1998023458A1 PCT/EP1997/005850 EP9705850W WO9823458A1 WO 1998023458 A1 WO1998023458 A1 WO 1998023458A1 EP 9705850 W EP9705850 W EP 9705850W WO 9823458 A1 WO9823458 A1 WO 9823458A1
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PCT/EP1997/005850
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Helmut Fennel
Michael Latarnik
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • 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

Definitions

  • the coil 2 is advantageously fastened to the motor vehicle in such a way that it follows movements of the wheel relative to the body of the motor vehicle. So this is a comparison given good constancy of the distance of the coil 2 from the wire structure 3 of the tire of the motor vehicle.
  • the fluctuations in the output voltage are minimized, which can be considerable if the coil 2 is connected to the vehicle body and the vehicle passes through a pothole, so that the wheel 2 - and thus also the wire structure 3 of the tire - temporarily experiences significant changes in the distance to the coil 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

The invention concerns a transformer (1) for the transmission of electric energy to the wheel of a motor vehicle, whereby transmission is effected by electromagnetic energy, a wire structure (3) inside the tire of the wheel is used at least in part as secondary side of the transformer for the transmission of electromagnetic energy, and the primary side (2) of the transformer is positioned on the vehicle side.

Description

Übertrager zur Übertragung elektrischer Energie zu einem Rad eines KraftfahrzeugesTransmitter for transmitting electrical energy to a wheel of a motor vehicle
Die Erfindung betrifft einen Übertrager zur Übertragung elektrischer Energie zu einem Rad eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a transmitter for transmitting electrical energy to a wheel of a motor vehicle.
Die elektrische Energie in dem Rad wird beispielsweise für Sensoren benötigt, die direkt am Rad angebracht sind um beispielsweise den Luftdruck des Reifens zu erfassen oder die Profiltiefe des Reifens.The electrical energy in the wheel is required, for example, for sensors that are attached directly to the wheel, for example to record the air pressure of the tire or the tread depth of the tire.
Der Anmelderin ist eine Lösung bekannt, bei der eine solche Energieübertragung mittels eines Schleifringes erfolgt. Bei sich drehendem Rad schleifen dabei die Kontakte aufeinander, so daß die Übertragung der elektrischen Energie mit einer mechanischen Beanspruchung der Kontakte verbunden ist.The applicant is aware of a solution in which such energy transmission takes place by means of a slip ring. When the wheel is rotating, the contacts rub against one another, so that the transmission of the electrical energy is associated with a mechanical stress on the contacts.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Übertrager zur Übertragung elektrischer Energie zu einem Rad eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, bei dem die Energieübertragung mit möglichst geringer mechanischer Belastung machbar ist.The present invention is based on the object of proposing a transmitter for transmitting electrical energy to a wheel of a motor vehicle, in which the energy transmission can be carried out with as little mechanical stress as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Übertragung der elektrischen Energie mittels elektromagnetischer Energie erfolgt und indem eine Drahtstruktur in dem Reifen des Rades zumindest teilweise als Sekundärseite des Übertragers zur Übertagung von elektromagnetischer Energie verwendet wird und daß die Primärseite des Übertragers fahr- zeugseitig angeordnet ist. Solche Übertrager sind an sich bekannt als Transformatoren, bei denen die Primärseite mittels Wechselspannung gespeist wird. Dem Aufbau nach identische Übertrager sind beispielsweise aus dem Gebiet der Sperrwandler bekannt, bei denen die Primärseite mit einer getakteten Gleichspannung betrieben wird.This object is achieved according to the invention in that the electrical energy is transmitted by means of electromagnetic energy and in that a wire structure in the tire of the wheel is at least partially used as the secondary side of the transmitter for transmitting electromagnetic energy and that the primary side of the transmitter is arranged on the vehicle. Such transformers are known per se as transformers, in which the primary side is fed by means of alternating voltage. The structure of identical transformers is known, for example, from the field of flyback converters in which the primary side is operated with a clocked DC voltage.
Vorteilhaft zeigt sich bei diesem Übertrager in der Verwendung zur Übertragung elektrischer Energie zu einem Rad eines Kraftfahrzeuges, daß überhaupt keine mechanische Belastung mehr an einer Kontaktstelle auftritt, weil die Übertragung der elektrischen Energie kontaktlos mittels eines elektromagnetischen Feldes erfolgt.This transformer, when used to transmit electrical energy to a wheel of a motor vehicle, advantageously shows that there is no mechanical stress whatsoever at a contact point, because the electrical energy is transmitted contactlessly by means of an electromagnetic field.
Bei dem Übertrager nach Anspruch 2 wird die Primärseite des Übertragers mit einer getakteten Gleichspannung betrieben. Dieser Betrieb mit einer getakteten Gleichspannung erweist sich bei einem Kraftfahrzeug als vorteilhaft, weil in dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges bereits eine Gleichspannung zur Verfügung steht. Es kann also auf die Bereitstellung eines Wechselrichters verzichtet werden, um aus der Gleichspannung zunächst wieder eine Wechselspannung zu machen.In the transformer according to claim 2, the primary side of the transformer is operated with a clocked DC voltage. This operation with a clocked DC voltage proves to be advantageous in a motor vehicle because a DC voltage is already available in the vehicle electrical system. It is therefore possible to dispense with the provision of an inverter in order to first convert the direct voltage into an alternating voltage.
Bei dem Übertrager nach Anspruch 3 ist die Primärseite des Übertragers fahrzeugseitig so angeordnet, daß die Primärseite des Übertragers Bewegungen des Rades relativ zum Aufbau des Fahrzeuges mit dem Rad mitmacht.In the transmitter according to claim 3, the primary side of the transmitter is arranged on the vehicle side so that the primary side of the transmitter moves with the wheel relative to the body of the vehicle with the wheel.
Dadurch kann vorteilhaft vermieden werden, daß starke Schwankungen im Spannungspegel auf der Sekundärseite des Übertragers auftreten, weil sich infolge von Bewegungen des Rades relativ zum Aufbau des Kra tfahrzeuges die Kopplung zwischen der Primärseite des Übertragers und der Sekundärseite des Übertragers ändert. Die Primärseite des Übertragers kann dabei beispielsweise an der Radnabe befestigt werden. Bei der Ausgestaltung des Übertragers nach Anspruch 4 wird die sekundarseitige Ausgangsspannung einem Regler zugeführt.This can advantageously be avoided that strong fluctuations in the voltage level occur on the secondary side of the transformer, because the coupling between the primary side of the transformer and the secondary side of the transformer changes as a result of movements of the wheel relative to the structure of the vehicle. The primary side of the transmitter can be attached to the wheel hub, for example. In the configuration of the transformer according to claim 4, the secondary-side output voltage is fed to a regulator.
Dadurch kann vorteilhaft eine Konstanz der Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des Übertragers gewährleistet werden. Im ungeregelten Zustand könnte diese Ausgangsspannung Schwankungen unterliegen beispielsweise aufgrund von Änderungen der Kopplung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite oder aufgrund einer wechselnden Belastung der Sekundärseite.This can advantageously ensure a constant output voltage on the secondary side of the transformer. In the unregulated state, this output voltage could be subject to fluctuations, for example due to changes in the coupling between the primary side and the secondary side or due to an alternating load on the secondary side.
Bei der Ausgestaltung des Übertragers nach Anspruch 5 wird die sekundarseitige Ausgangsspannung mittels einer Diodenanordnung gleichgerichtet. Dadurch ergibt sich eine Gleichspannung auf der Sekundärseite.In the configuration of the transformer according to claim 5, the secondary-side output voltage is rectified by means of a diode arrangement. This results in a DC voltage on the secondary side.
Vorteilhaft sind dabei die Anoden der Dioden und die Kathoden der Dioden jeweils mit einem Leiter verbunden.The anodes of the diodes and the cathodes of the diodes are each advantageously connected to a conductor.
Bei der Ausführungsform des Übertragers nach Anspruch 6 weist die Drahtstruktur mäanderförmige Elemente auf.In the embodiment of the transmitter according to claim 6, the wire structure has meandering elements.
Dadurch bilden sich in der Drahtstruktur Spulen aus, die auf der Sekundärseite des Übertragers die elektromagnetische Energie aufnehmen können.This forms coils in the wire structure, which can absorb the electromagnetic energy on the secondary side of the transmitter.
Bei dem Übertrager nach Anspruch 7 hat die Drahtstruktur zumindest teilweise zusätzlich die Funktion der Stabilisierung des Reifens.In the transmitter according to claim 7, the wire structure at least partially additionally has the function of stabilizing the tire.
Durch diese doppelte Funktion der Drahtstruktur verringert sich der Aufwand in der Herstellung des Reifens.This double function of the wire structure reduces the effort required to manufacture the tire.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen: Fig. 1: eine Prinzipdarstellung eines Übertragers,An embodiment of the invention is shown in more detail in the drawing. It shows in detail: 1: a schematic diagram of a transformer,
Fig. 2: eine Darstellung des Aufbaus der Drahtstruktur und2: a representation of the structure of the wire structure and
Fig. 3: einen Ausschnitt aus der Drahtstruktur.3: a section of the wire structure.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Übertragers 1. Dieser Übertrager 1 besteht aus einer Spule 2, die die Primärseite des Übertragers bildet. Die Sekundärseite des Übertragers 1 wird durch die Drahtstruktur 3 gebildet, die sich in dem Reifen des Rades des Kraftfahrzeuges befindet.1 shows a schematic diagram of a transformer 1. This transformer 1 consists of a coil 2, which forms the primary side of the transformer. The secondary side of the transmitter 1 is formed by the wire structure 3, which is located in the tire of the wheel of the motor vehicle.
Wenn auf der Primärseite also eine Wechselspannung oder eine getaktete Gleichspannung anliegt, wird mittels Übertragung der elektromagnetischen Energie von der Primärseite auf die Sekundärseite des Übertragers 1 die elektrische Energie zum Rad des Kraftfahrzeuges hin übertragen.If an AC voltage or a clocked DC voltage is present on the primary side, the electrical energy is transmitted to the wheel of the motor vehicle by means of transmission of the electromagnetic energy from the primary side to the secondary side of the transmitter 1.
Dabei kann die Drahtstruktur 3 des Reifens neben der Funktion der Sekundärseite des Übertragers 1 gleichzeitig noch der Stabilität des Reifens dienen. Ein herkömmlicher Reifen weist eine Karkasse auf, die aus Stahl besteht und der Stabilität des Reifens dient. Erfindungsgemäß wird also zumindest ein Teil dieser Karkasse vorteilhaft als Sekundärseite des Übertragers 1 verwendet .In addition to the function of the secondary side of the transmitter 1, the wire structure 3 of the tire can also serve the stability of the tire. A conventional tire has a carcass, which is made of steel and serves the stability of the tire. According to the invention, at least part of this carcass is advantageously used as the secondary side of the transmitter 1.
Vorteilhaft wird in die Spule 2 auf der Primärseite des Übertragers 1 eine getaktete Gleichspannung eingespeist. Diese getaktete Gleichspannung kann bei einem Kraftfahrzeug mit vergleichsweise geringem Aufwand aus der Bordnetzspannung erzeugt werden.A clocked DC voltage is advantageously fed into the coil 2 on the primary side of the transformer 1. This clocked DC voltage can be generated in a motor vehicle from the vehicle electrical system voltage with comparatively little effort.
Vorteilhaft ist die Spule 2 an dem Kraftfahrzeug so befestigt, daß sie Bewegungen des Rades relativ zum Aufbau des Kraftfahrzeuges mitmacht. Dadurch ist also eine Vergleichs- weise gute Konstanz des Abstandes der Spule 2 von der Drahtstruktur 3 des Reifens des Kraftfahrzeuges gegeben. Bei dieser Ausführungsform sind die Schwankungen der Ausgangs- spannung minimiert, die beträchtlich sein können, wenn die Spule 2 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und das Fahrzeug durch ein Schlagloch fährt, so daß das Rad 2 - und damit auch die Drahtstruktur 3 des Reifens - zeitweise erhebliche Änderungen des Abstandes zu der Spule 2 erfährt.The coil 2 is advantageously fastened to the motor vehicle in such a way that it follows movements of the wheel relative to the body of the motor vehicle. So this is a comparison given good constancy of the distance of the coil 2 from the wire structure 3 of the tire of the motor vehicle. In this embodiment, the fluctuations in the output voltage are minimized, which can be considerable if the coil 2 is connected to the vehicle body and the vehicle passes through a pothole, so that the wheel 2 - and thus also the wire structure 3 of the tire - temporarily experiences significant changes in the distance to the coil 2.
Darüberhinaus wird die Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des Übertragers vorteilhaft einem Regler zugeführt, der Schwankungen in der Ausgangsspannung ausgleicht.In addition, the output voltage on the secondary side of the transformer is advantageously fed to a regulator that compensates for fluctuations in the output voltage.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung des Aufbaus der Drahtstruktur 3. Die einzelnen Drähte 4 der Drahtstruktur 3 sind dabei jeweils mit zwei Leitern 6 und 7 verbunden. In den einzelnen Drähten befinden sich dabei Dioden 5, die eine Gleichrichtung der Ausgangsspannung bewirken.2 shows a representation of the structure of the wire structure 3. The individual wires 4 of the wire structure 3 are each connected to two conductors 6 and 7. In the individual wires there are diodes 5 which rectify the output voltage.
Der Leiter 6, der jeweils mit den Kathoden der Dioden 5 verbunden ist, kann dabei die Masse des Fahrzeuges sein.The conductor 6, which is connected to the cathodes of the diodes 5, can be the mass of the vehicle.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Drahtstruktur 3. Der dargestellte einzelne Draht 4 der Drahtstruktur 3 ist wiederum mit den beiden Leitern 6 und 7 verbunden. Dieser einzelne Draht 4 weist wiederum eine Diode 5 auf. Weiterhin ist in dem Draht 4 eine maanderförmige Struktur 8 vorhanden, die als Spule wirkt und damit die Kopplung zwischen der Primärseite des Übertragers 1 und der Sekundärseite verbessert. Durch diese maanderförmige Struktur 8 wird die Ausgestaltung einer Spule in der Ebene ermöglicht. Dadurch können also in den Reifen eine bzw. auch mehrere Spulen eingebracht werden. 3 shows a section of the wire structure 3. The illustrated individual wire 4 of the wire structure 3 is in turn connected to the two conductors 6 and 7. This single wire 4 in turn has a diode 5. Furthermore, there is a meandering structure 8 in the wire 4, which acts as a coil and thus improves the coupling between the primary side of the transmitter 1 and the secondary side. This meandering structure 8 enables the configuration of a coil in the plane. This means that one or more coils can be inserted into the tire.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Übertrager zur Übertragung elektrischer Energie zu einem Rad eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung mittels elektromagnetischer Energie erfolgt und daß eine Drahtstruktur (3) in dem Reifen des Rades zumindest teilweise als Sekundärseite des Übertragers (1) zur Übertagung von elektromagnetischer Energie verwendet wird und daß die Primärseite des Übertragers (1) fahrzeugseitig angeordnet ist.1. Transmitter for the transmission of electrical energy to a wheel of a motor vehicle, characterized in that the transmission takes place by means of electromagnetic energy and that a wire structure (3) in the tire of the wheel is used at least partially as a secondary side of the transmitter (1) for transmitting electromagnetic energy and that the primary side of the transformer (1) is arranged on the vehicle side.
2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Übertragers ( 1 ) mit einer getakteten Gleichspannung betrieben wird.2. Transformer according to claim 1, characterized in that the primary side of the transmitter (1) is operated with a clocked DC voltage.
3. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Übertragers (1) fahrzeugseitig so angeordnet ist, daß die Primärseite des Übertragers (1) Bewegungen des Rades relativ zum Aufbau des Fahrzeuges mit dem Rad mitmacht.3. Transmitter according to claim 1 or 2, characterized in that the primary side of the transmitter (1) is arranged on the vehicle side so that the primary side of the transmitter (1) participates in movements of the wheel relative to the body of the vehicle with the wheel.
4. Übertrager nach einem des Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundarseitige Ausgangsspannung einem Regler zugeführt wird.4. Transformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the secondary output voltage is supplied to a regulator.
5. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die sekundarseitige Ausgangsspannung mittels einer Diodenanordnung (5) gleichgerichtet wird (6, 7).5. Transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the secondary output voltage is rectified by means of a diode arrangement (5) (6, 7).
6. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstruktur (3) maanderförmige Elemente (8) aufweist. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstruktur (3) zumindest teilweise zusätzlich die Funktion der Stabilisierung des Reifens hat. 6. Transformer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wire structure (3) has meandering elements (8). Transformer according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the wire structure (3) at least partially also has the function of stabilizing the tire.
PCT/EP1997/005850 1996-11-22 1997-10-23 Transformer for transmitting electric energy to the wheel of a motor vehicle WO1998023458A1 (en)

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