DE102009044259A1

DE102009044259A1 - Luftfeder mit dehnbarem Sensor

Info

Publication number: DE102009044259A1
Application number: DE200910044259
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr. Reck
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Eine Luftfeder mit einem Abrollbalg weist im elastomeren Material (12) des Balges eine elektronische Schaltung (1) auf, die aus Inseln (3) aufgebaut ist, wobei die Inseln (3) durch elektrische Leiter (4) derart miteinander elektrisch leitend verbunden sind, dass die Länge der Leiterbahnen (4) zwischen jeweils zwei Inseln (3) größer ist als der Abstand (17) zwischen diesen zwei Inseln (3) in ungedehntem Zustand der elektronischen Schaltung (1). Die elektrischen Leiter (4) sind aufgrund ihrer mäandrierenden Geometrie und/oder durch die Anordnung auf verschiedenen Ebenen (13, 14, 15) elastisch verformbar, wodurch der Abstand (17) der Inseln (3) zueinander verlängerbar ist. Dadurch ist die elektronische Schaltung (1) in gewissen Grenzen dehnbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem Abrollbalg aus elastomerem Material mit eingebetteten Festigkeitsträgern, bei der im elastomeren Material des Luftfederbalges mindestens eine elektronische Schaltung angeordnet ist.
Derartige Luftfedern sind an sich bekannt. So beschreibt die DE 44 13 559 A1 eine Luftfeder, in deren Balg elektrische Leiter angeordnet sind. Um die Abreißgefahr der Leiter zu minimieren, sind diese derart angeordnet, dass sie in der Zone mit der geringsten Dehnung zu liegen kommen.
In der noch unveröffentlichten Anmeldung DE 10 2008 048 961.1 ist eine Luftfeder gezeigt, die eine elektronische Identifikationseinrichtung in der Balgwand aufweist. Auch in diesem Fall sollen die elektrischen Bauteile in Zonen des Balges angeordnet werden, die eine möglichst geringe Verformung aufweisen, damit die Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Balgwand möglichst vernachlässigbar bleibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die in die Balgwand eingebettete elektronische Schaltung in ihrer Lage möglichst keinen Einschränkungen unterliegt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schaltung aus einem regelmäßigen Netzwerk aus Inseln mit elektronischen Grundbausteinen aufgebaut ist, und die Inseln mit Leiterbahnen miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Länge der Leiterbahnen zwischen jeweils zwei Inseln größer ist als der Abstand zwischen diesen zwei Inseln in ungedehntem Zustand der elektronischen Schaltung.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Leiterbahnen mäandrierend zwischen den jeweiligen zu verbindenden Inseln angeordnet.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Leiterbahnen derart angeordnet, dass mindestens Teilbereiche der Leiterbahnen auf verschiedenen Ebenen in Dickenrichtung der Schaltung zu liegen kommen.
Durch die Mäander, insbesondere aber die Anordnung in verschiedenen Ebenen, sind die Abstände der Inseln zueinander beispielsweise durch elastische Dehnung des Trägermaterials in vorbestimmtem Maße vergrößerbar, ohne dass dabei die Leiterbahnen abreißen. Diese lassen sich bei zunehmender Dehnung quasi bis zur ideal geraden Verbindung geradeziehen.
Diese Anordnung ermöglicht, die Schaltung auf viele Stellen in der Balgwand zu verteilen. Durch die Aufteilung in Inseln sind die einzelnen Inseln derart klein zu gestalten, dass sie das elastische Verhalten das die Balgwand bildenden Elastomers nur vernachlässigbar beeinflussen. Dem mäandrierenden und/oder nicht koplanaren Leiterbahnen sind aufgrund ihrer Geometrie in der Lage, auch Dehnungen mitzumachen, da sie durch ihre Lage in verschiedenen Ebenen im ungedehnten Zustand die Inseln nicht auf kürzestem Weg verbinden.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Inseln der elektronischen Schaltung zu mindestens einem Sensor mit mindestens einem Transponder zusammenschaltbar.
Da die Inseln prinzipiell jeder Art von elektronischen Grundbausteinen aufweisen können, ist es auch möglich, diese als Oszillator und Verstärker aufzubauen. Damit sind auch elektronische Transponder in der Balgwand an Stellen zu positionieren, die einer Dehnung unterworfen sind. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorik auch an dehnungsbehafteten Bereichen einsetzbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die elektronische Schaltung mindestens einen elektronischen Datenspeicher auf.
Auch ein Datenspeicher lässt sich auf die erfindungsgemäße Weise in der Balgwand anordnen. Dies hat den Vorteil, dass die durch die Sensorik aufgenommenen Daten im Datenspeicher sammelbar sind, so dass ein Auslesen der gespeicherten Daten zu einem beliebigen Zeitpunkt möglich ist.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem Luftfederbalg mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung und
2 einen Querschnitt des Ausschnittes auf 1.
In 1 ist eine erfindungsgemäße elektronische Schaltung 1 gezeigt, die in einer hier nicht näher dargestellten Matrix 2 aus elastomerem Material eines Luftfederbalges eingebettet ist.
Die elektronische Schaltung 1 ist aus verschiedenen Grundbauteilen, wie Transistoren, Spulen etc. aufgebaut, wobei die Grundbauteile im einzelnen nicht dargestellt sind, da sie nur jeweils mikroskopisch klein sind. Die Grundbausteine sind auf verschiedenen Inseln 3 eines elektronischen Netzwerkes angeordnet, wobei auf jeder Insel 3 die dort jeweils angeordneten Bauteile miteinander in elektrischer Wirkverbindung stehen.
Jede Insel 3 bildet also quasi eine Teilschaltung, die nicht zwingend für sich allein arbeitsfähig sein muss.
Die verschiedenen Inseln 3 sind mit elektrischen Leitern 4 derart verbunden, dass jede Insel 3 an jeweils einem Knoten 5 der elektrischen Leiter 4 zu liegen kommt. Die Höhe der Schaltungsinseln 3 und der Leiter 4 senkrecht zur Zeichnungsebene beträgt üblicherweise nur zwischen 250 und 300 Nanometern.
Die elektrischen Leiter 4 sind als Leiterbahnen ausgebildet, die die Inseln 3 derart miteinander verbinden, dass die Länge der Leiterbahnen 4 zwischen jeweils zwei Inseln 3 nicht der kürzesten Entfernung zwischen diesen Inseln 3 entspricht. Im vorliegenden Beispiel liegen die Leiterbahnen 4 in Mäanderform zwischen den Inseln 3. Die elektronische Schaltung 1 ist über Verbindungsleitungen 6 mit einer Energieversorgung 7 elektrisch leitend verbunden.
2 zeigt den zum Ausschnitt aus 1 gehörenden Querschnitt der elektronischen Schaltung 1. Die Verbindungsleitungen und die Energieversorgung sind hier nicht dargestellt.
In einer Balgwand 10 eines nicht weiter gezeigten Luftfederbalges sind Festigkeitsträger 11 in eine elastomere Matrix 12 eingebettet, wobei die Festigkeitsträger 11 bei Biegung der Balgwand 10 annähernd die neutrale Faser der Balgwand 10 bilden.
Die elektronische Schaltung 1 ist von den Festigkeitsträgern 11 beabstandet angeordnet, so dass bei Biegung der Balgwand 10 je nach Biegerichtung eine Streckung oder eine Stauchung der elektronischen Schaltung 1 erfolgt.
Die Inseln 3 sind über die elektrischen Leiter 4 verbunden, wobei hier erkennbar ist, dass die Leiterbahnen zu mindestens abschnittsweise in verschiedenen Ebenen 13, 14, 15 verlaufen. Die Ebenen 13, 14, 15 sind hier durch gestrichelte Linien angedeutet. Durch den Verlauf der elektrischen Leiter 4 in mehreren Ebenen 13, 14, 15 und durch den mäandrierenden Verlauf, der allerdings nur in 1 sichtbar ist, ist die Länge des elektrischen Leiters 4 gegenüber dem Grundabstand 17 der Inseln 3 deutlich vergrößert. Die Leiterbahnen 4 weisen quasi eine Längenreserve gegen den Grundabstand 17 auf. Dehnt sich die elastische Matrix 12, vergrößert sich dabei der Abstand 17 der Inseln 3. Die Leiterbahnen 4 können diese Verlängerung durch elastische Verformung ausgleichen, wobei die Längenreserve der Leiterbahnen 4 abnimmt.
Erst wenn bei vollständigem Verbrauch der Längenreserve der Leiterbahnen 4 die Leiterbahnen 4 einen annähernd geradlinigen Verlauf aufweisen, der dem dann herrschenden Abstand 17 zwischen den Inseln 3 entspricht, ist die elektronische Schaltung 1 nicht weiter dehnbar.
Bezugszeichenliste

1: elektronische Schaltung
2: elastomere Matrix
3: Inseln der elektronischen Schaltung 1
4: Leiterbahnen der elektronischen Schaltung 1
10: Balgwand
11: Festigkeitsträger
12: elastomere Matrix der Balgwand 10
13, 14, 15: Ebenen der Leiterbahnen 4
17: Abstand der Inseln 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4413559 A1 [0002]
DE 102008048961 [0003]

Claims

Luftfeder mit einem Abrollbalg aus elastomerem Material (12) mit eingebetteten Festigkeitsträgern (11), bei der im elastomeren Material (12) des Luftfederbalges mindestens eine elektronische Schaltung (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) aus einem regelmäßigen Netzwerk aus Inseln (3) mit elektronischen Grundbausteinen aufgebaut ist, und die Inseln (3) mit Leiterbahnen (4) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Länge der Leiterbahnen (4) zwischen jeweils zwei Inseln (3) größer ist als der Abstand (17) zwischen diesen zwei Inseln (3) in ungedehntem Zustand der elektronischen Schaltung (1).
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (4) derart angeordnet sind, dass mindestens Teilbereiche der Leiterbahnen (4) auf verschiedenen Ebenen (13, 14, 15) in Dickenrichtung der Schaltung (1) zu liegen kommen.
Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Inseln (3) der elektronischen Schaltung (1) zu mindestens einem Sensor mit mindestens einem Transponder zusammenschaltbar sind.
Luftfeder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (1) mindestens einen elektronischen Datenspeicher aufweist.