DE102014212365A1 - Wankstabilisatorkomponente und Wankstabilisator mit einem Sensor - Google Patents

Wankstabilisatorkomponente und Wankstabilisator mit einem Sensor Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wankstabilisatorkomponente (02; 12), welche innerhalb eines Wankstabilisators (01; 07) eines Fahrzeuges zur Übertragung einer Kraft und/oder eines Moments ausgebildet ist und zumindest anteilig aus einem Faserverbundmaterial besteht. Die Wankstabilisatorkomponente (02; 12) umfasst einen dehnungsempfindlichen Sensor (14; 18) zur Messung der durch die Wankstabilisatorkomponente (02; 12) zu übertragenden Kraft und/oder des durch die Wankstabilisatorkomponente (02; 12) zu übertragenden Moments. Dabei ist der dehnungsempfindliche Sensor (14; 18) fest mit einer Faser (13) des Faserverbundmaterials verbunden. In einer bevorzugten Ausführung bildet der dehnungsempfindliche Sensor (14) eine Faser (13) des Faserverbandmaterials. Im Weiteren betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator, welcher mit der erfindungsgemäßen Wankstabilisatorkomponente ausgestattet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft zunächst eine Wankstabilisatorkomponente, welche innerhalb eines Wankstabilisators eines Fahrzeuges zur Übertragung einer Kraft und/oder eines Moments ausgebildet ist und einen dehnungsempfindlichen Sensor zur Messung der durch die Wankstabilisatorkomponente zu übertragenden Kraft und/oder des durch die Wankstabilisatorkomponente zu übertragendes Momentes umfasst. Im Weiteren betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator, welcher mit der erfindungsgemäßen Wankstabilisatorkomponente ausgestattet ist.
  • Wankstabilisatoren werden zur Verbesserung der Straßenlage eines Fahrzeugs und zur Erhöhung der Fahrsicherheit sowie des Fahrkomforts hauptsächlich in der Fahrzeugindustrie, wie beispielsweise bei Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen oder in Bahnfahrzeugen mit Neigetechnik eingesetzt. Sie reduzieren die bei den Fahrzeugen bei Kurvenfahrten durch Fliehkräfte verursachte Seitenneigung, stabilisieren die Fahrzeuge bei Seitenwind und verhindern ein Aufschaukeln des Fahrzeugs auf schlechten Straßen und Wegen. Bekannt sind passive und aktive Wankstabilisatoren, welche die Wankfederung des Fahrzeugs beeinflussen und zwei Räder einer Achse in deren Radaufhängungen durch Stabilisatorteile und Koppelteile oder kurze Hebelarme miteinander verbinden. Die Stabilisatorteile werden beispielsweise durch Drehstabfedern gebildet, die der Torsion entgegen wirken, welche u. a. durch gegensinnige Einfederungen der Räder entstehen. Dabei werden Kräfte bzw. Momente auf die jeweils gegenüberliegende Radaufhängung einer Fahrzeugachse aufgebracht.
  • Aktive Wankstabilisatoren verfügen weiterhin über einen Aktuator, der definierte Kräfte und Momente zur Stabilisierung des Fahrzeugs an die beiden Hälften eines geteilten Stabilisators gezielt einleitet. Die Stellenergie wird über ein Hydrauliksystem oder ein elektromechanisches System bezogen. Zur Überwachung der Drehmomente und Kräfte werden Sensoren eingesetzt, deren Signale an eine Auswerte- und/oder an eine Steuereinheit übertragen werden, die den Aktuator zur Regulierung der Kräfte und Momente veranlassen. Übliche Messmethoden basieren auf dem magnetoelastischen Prinzip, dem piezoelektrischen Prinzip oder auf der Verwendung von Dehnmessstreifen.
  • Die DE 195 00 212 A1 zeigt eine Schwenkvorrichtung für Schienenfahrzeuge, welche einen Wagenkasten mit einem Laufwerk verbindet. Die Schwenkvorrichtung umfasst eine Horizontalschwinge und/oder einen Wankstabilisator. Beide lassen eine Quer- und/oder Längsfederung und/oder eine vertikale Einfederung des Wagenkastens zu.
  • In der DE 198 50 169 C1 ist ein Antriebsaggregat mit einem Elektromotor und einem koaxial angeordneten Planetengetriebe gezeigt, das insbesondere als Stellantrieb eines Wankstabilisators in einem Kraftfahrzeug dient. Das Planetengetriebe und der Elektromotor sind in einem gemeinsamen, im Wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuse untergebracht.
  • Ein in der DE 10 2011 085 029 A1 gezeigter einteiliger Stabilisator besteht aus einem Faserverbundmaterial, im Speziellen aus faserverstärktem Kunststoff, der in einer duro- oder thermoplastischen Matrix eingebunden ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des Stabilisators beschrieben.
  • Die DE 100 12 131 A1 lehrt ein Fahrwerkreglungssystem für Fahrzeuge, insbesondere für Straßenfahrzeuge, das ein Wankstabilisierungssystem umfasst. Dieses kompensiert bzw. mindert durch Fahrbahnunebenheiten verursachte Störkräfte am Fahrzeugbau, um den Fahrkomfort zu erhöhen. Dazu werden verschiedene Signale, die die Fahrbahnunebenheiten in einer Fahrtrichtung kennzeichnen, die einen Istzustand von Fahrwerksgrößen beschreiben und die Fahr- und Betriebszustände betreffen, erfasst. Aus den ermittelten Gesamtdaten wird eine die Störkräfte kompensierende Stellgröße zur Beaufschlagung von Fahrwerkstellgliedern ermittelt, die an das Wankstabilisierungssystem des Fahrzeugs übertragen werden, welches die Verstellung der Fahrwerkstellglieder vornimmt.
  • Die DE 10 2010 037 180 A1 zeigt eine Federvorrichtung mit einer Drehstabfeder und einen koaxial zur Drehstabfeder angeordneten röhrenförmigen Träger zur Aufnahme und/oder Ableitung von Biegekräften. Über die funktionelle Trennung von der Drehstabfeder und dem Träger wird erreicht, dass die Drehstabfeder im Wesentlichen mit Drehmomenten beaufschlagt ist und der Träger die auftretenden Biegekräfte ableitet. Es wird angegeben, dass die Federvorrichtung die Verwendung einer faserverstärkten Drehfeder ermöglicht.
  • DE 103 60 291 A1 zeigt einen Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit zwei Stabilisatorhälften und einem zwischen beiden Stabilisatorhälften angeordneten Aktuator. Die Stabilisatorhälften greifen in Aufnahmen am Aktuator ein, wobei zwischen der Aufnahme des Aktuators und der Stabilisatorhälfte ein Ringspalt mit einer auf der Stabilisatorhälfte sitzenden Dichtung abgedichtet wird, um den Aktuator vor Feuchtigkeit, beispielsweise vor Spritzwasser zu schützen.
  • EP 1 554 139 B1 zeigt einen Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, dessen Aktuator einem Wanken des Fahrzeugs durch auftretende Drehmomente entgegenwirkt und einen zusätzlichen Energiespeicher, beispielsweise eine Feder, aufweist. Die zusätzliche Speicherenergie der Feder wirkt dem Wanken ergänzend entgegen. Tritt kein Drehmoment auf, befindet sich die Feder in einer gespannten Lage. Neben der Feder sind weitere Speicherarten einsetzbar.
  • In der DE 20 2012 010 193 U1 ist ein Carbonfaser-Bauteil mit einem Kontaktelement zur Einleitung eines elektrischen Stroms in das Carbonfaser-Bauteil gezeigt. Das Carbonfaser-Bauteil weist eine Flächenausdehnung und eine Öffnung auf, die sich quer zur Flächenausdehnung erstreckt und mit einer umlaufenden Wand des Carbonfaser-Bauteils umgeben ist. Die Form des Kontaktelements ist an die Form der Wand angepasst und besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, das mit der Wand in Verbindung steht, wobei eine Anpresskraft das Kontaktelement gegen die Wand drückt.
  • Die EP 0 997 358 A2 zeigt die Verwendung eines Carbonfaser-Sensors zum Detektieren von Dehnungen in einem Sicherheitsgurt. Die Carbonfasern sind mit dem Sicherheitsgurt verbunden und sind im Gebrauch des Sicherheitsgurts durch Dehnung belastet. Die Carbonfasern ändern bei einer Dehnungsbeanspruchung ihren elektrischen Widerstand. Eine Überbeanspruchung des Sicherheitsgurtes führt zum Brechen der Carbonfasern, wodurch die Carbonfasern ihre elektrische Leitfähigkeit verlieren und daraufhin eine Warnung an den Träger des Sicherheitsgurtes erfolgt.
  • Tendenziell werden im Fahrzeugbau immer mehr Fahrzeugteile aus Stahl und Eisen durch Teile aus Faserverbundmaterialien, wie kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder auch glasfaserverstärktem Kunststoff in einer sogenannten Leichtbauweise ersetzt. Leichtbauteile besitzen gegenüber Metallteilen ein geringeres Gewicht, zeigen keine Korrosion, schonen Ressourcen und können die Energiebilanz eines Fahrzeugs wesentlich verbessern. Mit abnehmenden Gewicht des Fahrzeugs sinkt der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission kann gesenkt werden, wie es, von der EU in Gesetzen und Richtlinien vorgeschrieben, angestrebt wird.
  • Auch Komponenten eines an sich bekannten Wankstabilisators für Fahrzeuge werden ersetzt, um Gewicht einzusparen, wie es die vorgenannte DE 10 2011 085 029 A1 beispielhaft zeigt. Dabei ist es insbesondere für aktive Wankstabilisatoren unerlässlich, Drehmomente und/oder Kräfte am Wankstabilisator, zum Beispiel an Drehstabfedern, zu messen und zu verarbeiten, um durch einen Aktuator eine Stellgröße an die Drehstabfedern übertragen zu können. Es zeigt sich jedoch das Problem, dass verschiedene Sensoren mit Messmethoden, die auf dem magnetoelastischen Prinzip oder dem magnetostriktiven Prinzip beruhen, für Leichtbauteile nicht anwendbar sind. Auch Beschichtungstechnologien, die als Basismaterial Metalle nutzen, um beispielsweise Dünnschicht-Dehnmessstreifen aufzubringen, sind nicht nutzbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Messmöglichkeiten an Wankstabilisatoren aus Faserverbundmaterial zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wankstabilisatorkomponente gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Wankstabilisator gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Wankstabilisatorkomponente dient der Übertragung von einem Moment und/oder einer Kraft in einem Wankstabilisator. Dabei kann es sich um eine Wankstabilisatorkomponente jeder Art von Wankstabilisator handeln. Das können passive oder aktive Wankstabilisatoren sein, wobei die aktiven Wankstabilisatoren hydraulisch oder elektromechanisch betrieben sind. Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Wankstabilisatorkomponente für einen Wankstabilisator eines Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Personenkraftwagens, eines Nutzfahrzeuges oder eines Fahrzeuganhängers. Prinzipiell ist die Wankstabilisatorkomponente auch in Schienenfahrzeugen oder in einem LKW-Kabinenwankausgleich nutzbar.
  • Vorzugsweise ist die Wankstabilisatorkomponente durch eine Drehstabfeder, durch eine Koppelstange, durch einen Flansch oder durch ein Gehäuse für einen Motor und/oder ein Getriebe und eine zugehörige Elektronik gebildet. Bei der Wankstabilisatorkomponente handelt es sich insbesondere um eine Komponente des Wankstabilisators, die direkt oder indirekt mechanisch mit mindestens einer Drehstabfeder verbunden ist und wie die Drehstabfeder in einer Längsrichtung einer Achse zwischen zwei auf einer Achse sitzenden Rädern angeordnet ist und Kräfte und Momente überträgt. Als günstig hat es sich erwiesen, mehrere, zu einem Wankstabilisator gehörende, Komponenten als erfindungsgemäße Wankstabilisatorkomponenten auszubilden. Dabei besteht die Wankstabilisatorkomponente zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundmaterial bzw. aus einem Faserverbundwerkstoff. Es besteht zumindest ein solcher Abschnitt der Wankstabilisatorkomponente aus einem Faserverbundmaterial, welcher der zu übertragenden Kraft bzw. dem zu übertragenden Moment ausgesetzt ist. Es handelt sich somit insbesondere um einen Abschnitt in der Erstreckungsrichtung der Wankstabilisatorkomponente. Bevorzugt besteht die gesamte Wankstabilisatorkomponente aus dem Faserverbundmaterial. Das Faserverbundmaterial ist vorzugsweise ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff. Alternativ bevorzugt ist das Fasererbundmaterial ein glasfaserverstärkter Kunststoff, wobei auch andere Faserverbundmaterialien einsetzbar sind. Dabei kann das Faserverbundmaterial in kompakter Weise oder durch eine Sandwich-Technologie ausgebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Wankstabilisatorkomponente umfasst weiter mindestens einen dehnungsempfindlichen Sensor zur Messung von dem zu übertragenden Moment und/oder der zu übertragenden Kraft. Das Moment bzw. die Kraft erzeugt Verformungen der Wankstabilisatorkomponente, welche mit dem dehnungsempfindlichen Sensor messbar sind. Der Sensor ist insbesondere dafür vorgesehen, elektrisch mit einer Auswerteelektronik oder mit einem Steuergerät zur Steuerung eines Aktuators des Wankstabilisators verbunden zu werden.
  • Erfindungsgemäß ist der Sensor fest mit mindestens einer Faser des Faserbundmaterials verbunden und an oder in einer Faser angeordnet. Alternativ ist der Sensor durch mindestens eine Faser des Faserverbundmaterials gebildet, sodass ein so genannter Fasersensor einen Teil der Wankstabilisatorkomponente bildet.
  • Dabei sind eine elektrische Sensorleitung und/oder ein elektrischer Sensoranschluss zumindest anteilig an und/oder durch das Faserverbundmaterial durchführbar.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der durch eine Faser gebildete Sensor ein Carbonfaser-Sensor, der im Faserverbundmaterial eingebettet ist. Vorteilhaft wird in dieser Ausführungsform kein zusätzliches Befestigungsmaterial benötigt. Carbonfaser-Sensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und durch gebündelte, einzelne elektrisch isolierte Faserstränge gebildet, an deren Enden sich elektrische Kontakte befinden. Wird die Wankstabilisatorkomponente durch Memento und/oder Kräfte belastet, verformt sich die Wankstabilisatorkomponente und die mindestens eine Faser des Carbonfaser-Sensors wird gedehnt. Infolgedessen ändert sich deren elektrischer Widerstand, der eine auswertbare Größe darstellt. Der Carbonfaser-Sensor misst richtungsabhängig und ist in einer Dehnungsrichtung im Faserverbundmaterial der Wankstabilisatorkomponente angeordnet. Vorteilhaft sind die Carbonfaser-Sensoren vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Salz, Temperatur und Schmutz geschützt positioniert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Carbonfaser-Sensor weiterhin mindestens einen Kontaktpin zum elektrischen Anschließen des Carbonfaser-Sensors an einen Messverstärker.
  • Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Wankstabilisatorkomponente eine Telemetrieeinheit zur drahtlosen Übertragung des Sensorsignals.
  • Ein weiterer Vorteil der Ausführung der Erfindung ist, dass eine Zustandskontrolle der Wankstabilisatorkomponente durch den integrierten Carbonfaser-Sensor im Faserverbundmaterial ermöglicht ist, da bereits kleinste Risse registrierbar sind. Damit ist es möglich, dass ein Fahrzeughalter oder ein Fahrzeugführer über eine Bordelektronik akustisch und/oder optisch eine Warnung erhält, um durch rechtzeitiges Handeln größere Folgeschäden, die durch Bruch einer Komponente entstehen könnten, abzuwenden. Auch die Integration mehrerer Carbonfaser-Sensoren ist denkbar, um eine höhere Informationsdichte zu erreichen.
  • Neben einer Drehstabfeder können auch ein Flanschelement, eine Pendelstütze oder ein Gehäuse die Wankstabilisatorkomponente bilden, wobei auch weitere Elemente nicht ausgeschlossen sind. Die Wankstabilisatorkomponente kann als Vollmaterialteil oder als ein Hohlkörper, insbesondere als ein Rohr ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Wankstabilisatorkomponente als ein Hohlelement ausgebildet. Dabei reduzieren Hohlelemente in vorteilhafter Weise nochmals das Gewicht der Wankstabilisatorkomponente.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Wankstabilisatorkomponente als eine röhrenförmige Drehstabfeder ausgebildet, in deren Faserverbundmaterial mindestens ein Carbonfaser-Sensor integriert ist, sodass er eine Faser des Faserverbundmaterials bildet.
  • In alternativen Ausführungsformen ist der dehnungsempfindliche Sensor bevorzugt ein Dehnmessstreifen, ein Piezo-Sensor oder eine Nanotube-Struktur, wobei auch andere Sensorarten anwendbar sind. Bei diesen Ausführungsformen ist der Sensor beispielsweise durch Kleben, Nieten, Schweißen, Verschrauben oder durch Beschichtung mit der Wankstabilisatorkomponente fest verbunden. In diesen Fällen ist der Sensor an oder in mindestens einer Faser des Faserverbundmaterials angebunden.
  • In einer bevorzugten Variante sind der Sensor und das Faserverbundmaterial der Wankstabilisatorkomponente durch Lamination fest verbunden. Dabei sitzt der Sensor am Faserverbundmaterial oder innerhalb einer Lage des Faserverbundmaterials. Insofern die Wankstabilisatorkomponente einen Hohlraum aufweist, ist der Sensor bevorzugt innerhalb des an einer Innenwand Hohlraumes angeordnet, um den Sensor vor Umwelteinflüssen zu schützen. Prinzipiell kann der mindestens eine Sensor jedoch an jedem anderen Abschnitt des Faserverbundmaterials der Wankstabilisatorkomponente angeordnet werden. Dabei verlaufen die elektrische Sensorleitung und/oder der elektrische Sensoranschluss zumindest anteilig am und/oder durch das Faserverbundmaterial.
  • Um ein möglichst hohes Maß an Genauigkeit und eine möglichst genaue Darstellung der auf die Wankstabilisatorkomponente einwirkenden Momente und Kräfte zu erreichen, ist es möglich, den Sensor mehrfach an der Wankstabilisatorkomponente auszubilden. Dabei können die Sensoren parallel, in einer Reihe oder in einer netzartigen Struktur an der Wankstabilisatorkomponente angeordnet sein. Auch eine Kombination von Carbonfaser-Sensoren und weiteren dehnungsempfindlichen Sensoren, die eine Faser des Faserverbandmaterials bilden und/oder am Faserverbundmaterial angeordnet sind, ist einsetzbar.
  • Der erfindungsgemäße Wankstabilisator ist für ein Fahrzeug vorgesehen und umfasst die erfindungsgemäße Wankstabilisatorkomponente. Bevorzugt umfasst der erfindungsgemäße Wankstabilisator bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wankstabilisatorkomponente.
  • Der Wankstabilisator umfasst bevorzugt weiterhin ein Steuergerät zur Steuerung des Wankstabilisators und/oder eine elektrische Energiequelle zur elektrischen Versorgung des Wankstabilisators. Der Sensor ist über eine elektrische Leitung mit dem Steuergerät und/oder mit der elektrischen Energiequelle elektrisch verbunden.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
  • 1: eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen passiven Wankstabilisators in einer perspektivischen Darstellung;
  • 2: eine Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aktiven Wankstabilisators in einer perspektivischen Darstellung mit einer Drehstabfeder;
  • 3: eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Drehstabfeder aus Faserverbundmaterial mit einem eingebetteten Carbonfaser-Sensor in perspektivischer Ansicht; und
  • 4: eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Drehstabfeder aus Faserverbundmaterial mit einem einlaminierten Sensor in perspektivischer Ansicht.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen passiven Wankstabilisators 01 in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer rohrförmigen Drehstabfeder 02, die aus Faserverbundmaterial gefertigt ist. An den Enden der Drehstabfeder 02 schließen sich in einer mechanischen Verbindung rohrförmige Koppelelemente 03 und 04 an, die der Montage der Drehstabfeder 02 an Radaufhängungen (nicht gezeigt) einer Achse eines Fahrzeugs dienen. Die Koppelelemente 03, 04 sind formgleich und in einer das jeweils andere Koppelelement 03, 04 spiegelnden Form ausgebildet. Dabei erstrecken sich die Koppelelemente 03, 04 im Wesentlichen in einem rechten Winkel von der Drehstabfeder 02. Die Koppelelemente 03, 04 weisen über ihre Länge betrachtet je zwei Knicke auf, die im Wesentlichen rechte Winkel besitzen und einander entgegengesetzt verlaufen. An dem der Drehstabfeder 02 abgewandten Ende eines jedes der Koppelelemente 03, 04 befindet sich eine Lasche 05 mit einer Bohrung 06, die der Befestigung an der jeweiligen Radaufhängung dient. Erfindungsgemäß ist in der Drehstabfeder 02 ein dehnungsempfindlicher Carbonfaser-Sensor 14 (gezeigt in 3) eingebettet. Somit bildet in dieser Ausführung die Drehstabfeder 02 selbst einen Sensor aus.
  • 2 zeigt einen Teilabschnitt eines erfindungsgemäßen aktiven Wankstabilisators 07 in einer bevorzugten Ausführung und stellt diesen in etwa zu einer Hälfte in einer perspektivischen Ansicht dar. Die zweite nicht gezeigte Hälfte des Aktuators schließt sich in gespiegelter Weise und formgleich der dargestellten Hälfte an. Der aktive Wankstabilisator 07 umfasst einen Aktuator 08 mit einem Gehäuse 09, ein Steuergerät 10, einen Flansch 11, eine röhrenförmige Drehstabfeder 12 und ein rohrförmiges abgeknicktes Koppelelement 04. Die Drehstabfeder 12 besteht aus einem Faserverbundmaterial mit Fasern 13. Dabei schließt sich das Koppelelement 04 in gleicher Weise wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform an die Drehstabfeder 12 an und besitzt die gleiche Grundform. Das zweite Ende der Drehstabfeder 12 ist mechanisch mit dem Flansch 11 verbunden, der ein mechanisches Verbindungselement zwischen der Drehstabfeder 12 und dem Aktuator 08 bildet. Der Flansch 11 ist auf einer Seite des Aktuators 08 an die äußere Seitenform des Aktuators 08 angepasst, während sich das entgegengesetzte Ende des Flanschs 11 verjüngt und in eine Form übergeht, die der Drehstabfeder 12 angepasst ist, um sie dort aufzunehmen. Erfindungsgemäß ist in der Drehstabfeder 12 ein dehnungsempfindlicher Carbonfaser-Sensor 14 (gezeigt in 3) eingebettet. Am Aktuator 08 ist weiterhin das Steuergerät 10 angeordnet, in welchem Messdaten des Sensors 14 und verschiedene Messdaten von weiteren Sensoren verarbeitet werden, um die Drehstabfeder 12 gezielt mit einem Drehmoment zu beaufschlagen.
  • 3 zeigt einen axialen Abschnitt der in 1 gezeigten beispielhaft rohrförmig ausgebildeten Drehstabfeder 02 aus dem Faserverbundmaterial mit Fasern 13 in einer perspektivischen Ansicht. Es ist insbesondere eine besonders bevorzugte Anordnung des Carbonfaser-Sensors 14 dargestellt. Der Carbonfaser-Sensor 14 ist Teil des Faserverbundmaterials und erstreckt sich im Faserverbundmaterial über eine Teillänge der Drehstabfeder 02. Dabei kann der Carbonfaser-Sensor 14 tendenziell am äußeren Rand der Drehstabfeder 02, am inneren Rand der Drehstabfeder 02 oder auch mittig im Faserverbundmaterial angeordnet sein. Der Carbonfaser-Sensor 14 ist entsprechend der Dehnungsrichtung der Drehstabfeder 02 ausgerichtet. Um insbesondere auch radiale Verdrehungen der Drehstabfeder 02 erfassen zu können, ist der Carbonfaser-Sensor 14 spiralförmig ausgebildet, wobei es hierfür grundsätzlich genügen würde, wenn der Carbonfaser-Sensor 14 zumindest abschnittsweise radial am Umfang oder an einem Teilumfang angeordnet ist.
  • 4 zeigt eine alternative Ausführung der in 3 gezeigten Drehstabfeder 02 in einer perspektivischen Ansicht. In dieser Ausführungsform ist ein Dehnmessstreifen 18 an einer Innenwand 15 der Drehstabfeder 02 angeordnet und durch Lamination innerhalb einer Laminatschicht 16 fest an Fasern 13 des Faserverbundmaterials angebunden. Prinzipiell kann die Laminatschicht 16 sowohl an der Innenwand 15 als auch an einer Außenwand 17 der Drehstabfeder 02 angeordnet sein. Der Dehnmessstreifen 18 erstreckt sich dabei in Längsrichtung der Drehstabfeder 02.
  • Bezugszeichenliste
  • 01
    passiver Wankstabilisator
    02
    Drehstabfeder
    03
    Koppelelement
    04
    Koppelelement
    05
    Lasche
    06
    Bohrung
    07
    aktiver Wankstabilisator
    08
    Aktuator
    09
    Gehäuse Aktuator
    10
    Steuereinheit
    11
    Flansch
    12
    Drehstabfeder
    13
    Fasern
    14
    Carbonfaser-Sensor
    15
    Innenwand
    16
    Laminatschicht
    17
    Außenwand
    18
    Dehnmessstreifen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • EP 1554139 B1 [0010]
    • DE 202012010193 U1 [0011]
    • EP 0997358 A2 [0012]

Claims (10)

  1. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) zur Übertragung einer Kraft und/oder eines Momentes in einem Wankstabilisator (01; 07) eines Fahrzeugs, wobei die Wankstabilisatorkomponente (02; 12) zumindest abschnittsweise aus einem Faserverbundmaterial besteht, wobei der Wankstabilisator (01; 07) mindestens einen dehnungsempfindlichen Sensor (14, 18) zur Messung der durch die Wankstabilisatorkomponente (02; 12) zu übertragenden Kraft und/oder des durch die Wankstabilisatorkomponente (02; 12) zu übertragenden Momentes umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der dehnungsempfindliche Sensor (14, 18) fest mit mindestens einer Faser (13) des Faserverbundmaterials verbunden ist oder durch mindestens eine Faser (14) des Faserverbundmaterials gebildet ist.
  2. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundmaterial kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff oder glasfaserverstärkter Kunststoff ist.
  3. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dehnungsempfindliche Sensor durch eine Faser (13) des Faserverbundmaterials gebildet ist und ein Carbonfaser-Sensor (14) ist.
  4. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dehnungsempfindliche Sensor ein Dehnmessstreifen (18), ein piezoelektrischer Sensor oder eine Nanotube-Struktur ist.
  5. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor durch Kleben, Nieten, Schweißen, Verschrauben oder durch Beschichtung mit dem Faserverbundmaterial verbunden ist.
  6. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dehnungsempfindliche Sensor (14; 18) in einem Hohlraum der Wankstabilisatorkomponente (02; 12) angeordnet ist, wobei der Sensor (14; 18) durch Lamination fest mit dem Faserverbundmaterial verbunden ist.
  7. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach einem der Ansprüche 3 oder 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dehnungsempfindliche Sensor (18) zumindest anteilig an oder innerhalb einer Lage des Faserverbundmaterials durch Lamination angebunden ist.
  8. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine Drehstabfeder (02, 12), ein Flanschelement, eine Pendelstütze oder ein Gehäuse eines Aktuators gebildet ist.
  9. Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere der Sensoren (14; 18) umfasst, die in einer netzartigen Struktur und/oder parallel verlaufend und/oder in einer Reihe am Faserverbundmaterial angeordnet sind.
  10. Wankstabilisator (01; 07) für ein Fahrzeug, umfassend eine Wankstabilisatorkomponente (02; 12) nach einem der Ansprüchen 1 bis 9.
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