DE102014224185A1

DE102014224185A1 - Arrangement for detecting an overload of a component made of a fiber composite material

Info

Publication number: DE102014224185A1
Application number: DE102014224185.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schacht; Maik Drobeck; Martin Sasum
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zum Überwachen eines Bauteils (2) zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, bezüglich einer Überbelastung, umfassend: – das Bauteil (2) aus einem Faserverbundwerkstoff zum elastischen Aufnehmen einer Last, wobei das Bauteil (2) ein oder mehrere Elemente (3) aufweist, wobei mindestens eines der Elemente (3) mit einer Schwachstelle (4) versehen ist, an der bei einer Überbelastung des Bauteils (2) eine Schädigung des Faserverbundwerkstoffs vor einer Schädigung der übrigen Bereiche der Elemente (39 auftritt. – eine Sensoranordnung (5) zum optischen Erfassen der Schädigung an der Schwachstelle (4).The invention relates to an arrangement (1) for monitoring a component (2) for use in a motor vehicle with respect to overloading, comprising: - the component (2) made of a fiber composite material for resiliently receiving a load, wherein the component (2) is an or a plurality of elements (3), wherein at least one of the elements (3) is provided with a weak point (4) at which at an overload of the component (2) damage to the fiber composite material from damage to the remaining areas of the elements (39 occurs. - A sensor arrangement (5) for optically detecting the damage to the weak point (4).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Überbelastung oder Schädigung eines aus einem Faserverbundwerkstoff gebildeten Bauteils. The invention relates to a method for detecting an overload or damage of a component formed from a fiber composite material.

Stand der Technik State of the art

Im Kraftfahrzeug sind viele Bauteile vorgesehen, die elastisch verformbar sind, um eine Kraftübertragung bzw. eine Bewegung zwischen zwei Komponenten bei plötzlich einwirkenden Kräften zu dämpfen. Beispielsweise dienen Blattfedern zum Dämpfen von über die Straße auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgeübten Schlägen. In the motor vehicle, many components are provided which are elastically deformable in order to dampen a force transmission or a movement between two components in the case of suddenly acting forces. For example, leaf springs are used to dampen impacts applied to the body of the motor vehicle via the road.

Neben metallischen Materialien, wie Stahl und Aluminium, können derartige Bauteile auch aus Faserverbundwerkstoffen ausgebildet sein. Bei Bauteilen aus Metall tritt bei einer Überbelastung eine bleibende plastische Verformung auf, die sich durch eine Veränderung im Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs bemerkbar macht. Dies ist jedoch bei Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen nicht der Fall. Dort entstehen bei Überbelastung Faserrisse und sonstige Materialveränderungen, die die Belastbarkeit des Materials bezüglich Biegebelastungen verringern. In addition to metallic materials such as steel and aluminum, such components may also be formed from fiber composites. In the case of components made of metal, an overloading results in permanent plastic deformation, which is manifested by a change in the driving behavior of the motor vehicle. However, this is not the case with components made of fiber composites. There, when overloaded, fiber cracks and other material changes occur which reduce the load capacity of the material with regard to bending loads.

Bei einer durch eine Überbelastung bedingten Schädigung eines Faserverbundmaterials und einer entsprechenden Abnahme der Biegebelastbarkeit kann die Schädigung nicht ohne Weiteres erkannt werden, insbesondere dann nicht, wenn das Bauteil über die verbundenen Komponenten keinen weiteren großen Belastungen ausgesetzt wird. Jedoch ist die Biegebelastbarkeit des Bauteils reduziert, so dass es bei einer weiteren größeren Belastung zu einem Bruch des Bauteils kommen kann. In a caused by an overload damage to a fiber composite material and a corresponding decrease in the bending load, the damage can not be readily recognized, especially not if the component is exposed to the connected components no further large loads. However, the flexural strength of the component is reduced, so that it can lead to a fraction of the component at a further greater load.

Die Druckschrift DE 10 2011 116 093 B4 beschreibt eine Anordnung zur Schadensdetektion mit einer Detektionseinheit, die Informationen über Belastung und Schäden eines Faserverbundteils erfasst. The publication DE 10 2011 116 093 B4 describes an arrangement for damage detection with a detection unit that detects information about load and damage of a fiber composite part.

Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 10 2008 058 882 A1 bekannt, die Detektion von Schäden in Faserverbundbauteilen über in das faserverstärkte Kunststoffmaterial eingebrachte metallische Fäden zu realisieren, deren Leitfähigkeit sich mit einer Längenänderung ändert. Furthermore, from the document DE 10 2008 058 882 A1 Known to realize the detection of damage in fiber composite components via introduced into the fiber-reinforced plastic material metallic filaments whose conductivity changes with a change in length.

In der Druckschrift DE 42 13 884 A1 wird beschrieben, den Zustand einer Blattfeder durch Erfassung einer elektrischen Größe, die sich durch einen durch die Blattfeder fließenden elektrischen Messstrom ergibt, auszuwerten. In the publication DE 42 13 884 A1 It is described to evaluate the state of a leaf spring by detecting an electric quantity resulting from an electric measuring current flowing through the leaf spring.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Überwachen eines Bauteils aus einem Kunststoffmaterial bezüglich einer Überbelastung bzw. bezüglich einer Schädigung aufgrund einer Überbelastung zur Verfügung zu stellen, so dass ein Fehler vor einer plastischen oder irreversiblen Verformung des Bauteils erkannt werden kann. It is an object of the present invention to provide an arrangement for monitoring a component made of a plastic material with respect to an overload or with respect to a damage due to an overload available, so that an error can be detected before a plastic or irreversible deformation of the component.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch die Anordnung zum Überwachen eines Bauteils, insbesondere einer Blattfeder, bezüglich einer Überbelastung in einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by the arrangement for monitoring a component, in particular a leaf spring, with respect to an overload in a motor vehicle according to claim 1.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Anordnung zum Überwachen eines Bauteils zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug bezüglich einer Überbelastung vorgesehen, umfassend:

– das Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff zum elastischen Aufnehmen einer Last, wobei das Bauteil ein oder mehrere Elemente aufweist, wobei mindestens eines der Elemente mit einer Schwachstelle versehen ist, an der bei einer Überbelastung des Bauteils eine Schädigung des Faserverbundwerkstoffs vor einer Schädigung der übrigen Bereiche der Elemente auftritt; und.
– eine Sensoranordnung zum optischen Erfassen der Schädigung an der Schwachstelle.

Further embodiments are specified in the dependent claims. According to a further aspect, an arrangement for monitoring a component for use in a motor vehicle with respect to an overload is provided, comprising:

- The component of a fiber composite material for resiliently receiving a load, wherein the component comprises one or more elements, wherein at least one of the elements is provided with a weak point, at the overload of the component damage to the fiber composite material from damage to the remaining areas of the Elements occurs; and.
A sensor arrangement for optically detecting the damage at the weak point.

Eine Idee der obigen Anordnung besteht darin, ein oder mehrere Elemente eines Bauteils mit mindestens einer Schwachstelle zu versehen, die eine geringere Biegebelastbarkeit aufweist, als übrige Stellen der Elemente. Bei Überbelastung des Bauteils durch eine zu hohe Biegebelastung ist eine Beschädigung oder ein Brechen desjenigen Elements, das mit der Schwachstelle versehen ist, zu erwarten. Bei Elementen aus einem Faserverbundwerkstoff äußert sich eine Schädigung vor dem vollständigen Bruch durch eine Verfärbung, insbesondere eine Weißverfärbung, an der Oberfläche des Faserverbundwerkstoffs, so dass dadurch eine Überbelastung an der Schwachstelle erkannt werden kann. Die Verfärbung entsteht durch eine Verstreckung des Materials und stellt eine Vorschädigung bei Kunststoffmaterialien und Faserverbundwerkstoffen dar, die im Falle einer weiteren Überbelastung einen Bruch ankündigen kann. Insbesondere wird durch das gezielte Vorsehen einer Schwachstelle im Faserverbundwerkstoff ein Bereich geschaffen, dessen optische Eigenschaften sich bei einer Überbelastung ändern, so dass diese durch eine geeignete optische Sensoranordnung erkannt werden kann. An idea of the above arrangement is to provide one or more elements of a component with at least one weak point, which has a lower bending load capacity, than remaining locations of the elements. If the component is overloaded by too high a bending load, damage or breakage of the element which is provided with the weak point is to be expected. In the case of elements made of a fiber composite material, damage prior to complete breakage due to discoloration, in particular white discoloration, manifests itself on the surface of the fiber composite material, so that overstressing of the weak point can be recognized. The discoloration is caused by a stretching of the material and is a pre-damage to plastic materials and fiber composites, which can announce a break in the event of further overload. In particular, the targeted provision of a weak point in the fiber composite material creates a region whose optical properties change when overloaded so that it can be detected by a suitable optical sensor arrangement.

Weiterhin kann das Bauteil eine Blattfeder umfassen, die als das eine oder die mehreren Elemente längliche flächige Federelemente aufweist, wobei die Federelemente senkrecht zu ihren Hauptflächen übereinander angeordnet sind. Furthermore, the component may comprise a leaf spring which, as the one or more elements, has elongated flat spring elements, wherein the spring elements are arranged one above the other perpendicular to their major surfaces.

Insbesondere kann die Schwachstelle durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen gebildet sein:

– verringerter Querschnitt bezüglich einer Längenrichtung des Elements, an der eine Biegebelastung auftritt;
– eine Perforation des Elements durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen; und
– eine Materialveränderung des Faserverbundwerkstoffs zum Reduzieren der Biegebelastbarkeit des Elements.

In particular, the vulnerability may be formed by one or more of the following measures:

- Reduced cross section with respect to a length direction of the element at which a bending load occurs;
- a perforation of the element through one or more through holes; and
- A material change of the fiber composite material for reducing the bending load capacity of the element.

Weiterhin kann der Faserverbundwerkstoff so gewählt sein, dass bei Auftreten einer Überbelastung an der Schwachstelle eine Verfärbung eines Oberflächenabschnitts der Schwachstelle auftritt. Furthermore, the fiber composite material can be chosen so that when an overload occurs at the weak point discoloration of a surface portion of the vulnerability occurs.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensoranordnung eine optische Sensoreinheit umfassen, um eine Änderung eines Reflektionsverhaltens an dem Oberflächenabschnitt zu detektieren. According to one embodiment, the sensor arrangement may comprise an optical sensor unit in order to detect a change in a reflection behavior at the surface section.

Weiterhin kann die Sensoranordnung eine fest mit dem Element verbundene Sensoraufnahme zur Aufnahme einer Sensoreinheit aufweisen. Die Sensoraufnahme ist insbesondere ausgebildet, um eine Sensoreinheit aufzunehmen, so dass ein Lichtstrahl einer Lichtquelle der Sensoreinheit auf den Oberflächenabschnitt gerichtet ist. Die Sensoranordnung kann weiterhin ein lichtempfindliches Element aufweisen, das ausgebildet ist, um eine Lichtstärke von von dem Oberflächenabschnitt reflektiertem Licht zu detektieren. Furthermore, the sensor arrangement may have a sensor receptacle fixedly connected to the element for receiving a sensor unit. The sensor receptacle is in particular designed to receive a sensor unit, so that a light beam of a light source of the sensor unit is directed onto the surface section. The sensor assembly may further include a photosensitive element configured to detect a light intensity of light reflected from the surface portion.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensoreinheit mit einem Rastelement versehen sein, das so ausgebildet ist, dass es bei Einsetzen in die Sensoraufnahme darin verrastet. According to one embodiment, the sensor unit may be provided with a latching element, which is designed such that it latches when inserted into the sensor receptacle therein.

Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Schwachstellen an den Elementen vorgesehen sind, die jeweils mit einer Sensoranordnung versehen sind, wobei die Schwachstellen ausgebildet sind, so dass bei verschiedenen Biegebelastungen eine Schädigung auftritt. It can be provided that a plurality of weak points are provided on the elements, which are each provided with a sensor arrangement, wherein the weak points are formed, so that damage occurs at different bending loads.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System mit der obigen Anordnung und einem Steuergerät vorgesehen, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, um einen der Schädigung des Faserverbundwerkstoffs entsprechenden Messwert zu erfassen. According to a further aspect, a system with the above arrangement and a control unit is provided, wherein the control unit is designed to detect a measured value corresponding to the damage of the fiber composite material.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät signalisiert, wenn ein Messwert einen ein Maß einer Schädigung vorgebenden Schwellenwert überschreitet. Furthermore, provision can be made for the control unit to signal when a measured value exceeds a threshold value which predetermines a degree of damage.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer einfachen Blattfeder mit zwei Federelementen, wovon ein Federelement mit einer Schwachstelle versehen ist; 1 a schematic representation of a simple leaf spring with two spring elements, of which a spring element is provided with a weak point;

2a und 2b eine Darstellung eines Sensors in einem eingesteckten bzw. vor einem eingesteckten Zustand, 2a and 2 B an illustration of a sensor in an inserted or in front of an inserted state,

3 eine Querschnittsdarstellung des Sensors der 2a und 2b. 3 a cross-sectional view of the sensor of 2a and 2 B ,

Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Blattfeder 1 als ein Bauteil im Sinne dieser Erfindung. Die Blattfeder 1 weist mehrere (im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei) Federelemente 2 auf. Die Federelemente 2 sind im Wesentlichen länglich und flach ausgebildet, wobei deren Hauptflächen einander anliegen bzw. mit geringem Abstand voneinander insbesondere flächenparallel angeordnet sind. 1 shows a schematic representation of a leaf spring 1 as a component in the context of this invention. The leaf spring 1 has several (in the present embodiment two) spring elements 2 on. The spring elements 2 are substantially elongated and flat, with their major surfaces abut each other or are arranged at a small distance from each other in particular surface parallel.

Die Federelemente 2 können an ihren Enden Befestigungspunkte 3 aufweisen, um die Federelemente 2 der Blattfeder 1 in geeigneter Weise an gegeneinander beweglichen Komponenten (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs zu befestigen. Bei dem Material der Federelemente 2 handelt es sich um ein nichtmetallisches Material, wie z.B. einen Kunststoff, insbesondere einen Faserverbundwerkstoff. The spring elements 2 can have attachment points at their ends 3 have to the spring elements 2 the leaf spring 1 in a suitable manner to be fastened to mutually movable components (not shown) of a motor vehicle. In the material of the spring elements 2 it is a non-metallic material, such as a plastic, in particular a fiber composite material.

Der Faserverbundwerkstoff kann aus allgemein üblichen Materialien, wie Glas, Kohle, Aramid, Basalt und dergleichen hergestellt sein, das in Form von Geweben, Gelegen, Gestricken, Geflechten oder auch einzelnen Faserbündeln vorliegt. Das Fasermaterial ist in eine duro- oder thermoplastische Matrix eingelassen, zum Beispiel durch Techniken wie Prepreg- oder RTM-Verfahren. The fiber composite may be made of common materials such as glass, carbon, aramid, basalt, and the like, which may be in the form of woven, laid, knitted, braided, or even single fiber bundles. The fibrous material is embedded in a duroplastic or thermoplastic matrix, for example by techniques such as prepreg or RTM processes.

Blattfedern aus Faserverbundwerkstoffen werden insbesondere dort eingesetzt, wo diese eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht aufweisen sollen, wie beispielsweise beim Einsatz in Transportmitteln, wie beispielsweise Flugzeugen und Kraftfahrzeugen. Leaf springs made of fiber composite materials are used in particular where they should have a high stability with low weight, such as when used in means of transport, such as aircraft and motor vehicles.

Beim Einsatz von Blattfedern aus einem metallischen Material zeigt sich eine Überbelastung durch eine plastische Verformung. Eine solche plastische Verformung zeigt sich durch eine veränderte Anordnung von den über die Blattfeder miteinander verbundenen Komponenten des Kraftfahrzeugs. Wenn die Blattfeder für eine Achsaufhängung in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, ist ein verändertes Fahrverhalten die Folge. The use of leaf springs made of a metallic material shows an overload due to a plastic deformation. Such a plastic deformation is manifested by a changed arrangement of the components of the motor vehicle connected to one another via the leaf spring. When the leaf spring is used for an axle suspension in a motor vehicle, a changed driving behavior is the result.

Der Faserverbundwerkstoff einer Blattfeder wird bei einer Überbelastung ebenfalls geschädigt. Die Schädigung besteht in der Regel nicht in einer plastischen Verformung der gesamten Blattfeder sondern tritt je nach Dauer und Stärke der Überbelastung nur an bestimmten Bereichen auf. Im Bereich der Schädigung verliert der Faserverbundwerkstoff die Fähigkeit, Biegekräfte aufzunehmen, und die Blattfeder verliert somit insgesamt ihre Steifigkeit und ihre gesamte Biegebelastbarkeit. The fiber composite material of a leaf spring is also damaged in an overload. The damage is usually not in a plastic deformation of the entire leaf spring but occurs depending on the duration and strength of the overload only on certain areas. In the area of damage, the fiber composite loses the ability to absorb bending forces, and the leaf spring thus loses its rigidity and total bending load capacity.

Die Bereiche, in denen bei einer kurzzeitigen Überbelastung eine Schädigung auftritt äußern sich an der Oberfläche des Faserverbundmaterials durch eine Verfärbung, insbesondere durch eine Weißfärbung. Eine solche Weißfärbung der Oberfläche des Faserverbundmaterials an einem zuvor einer Überbelastung ausgesetzten Bereich wird Weißbruch genannt. The areas in which damage occurs during brief overloading are manifested on the surface of the fiber composite material by a discoloration, in particular by a whitening. Such a white coloration of the surface of the fiber composite material on a previously exposed to an overload area is called white fracture.

Es ist nun vorgesehen, eine Blattfeder 1 aus mehreren Federelementen 2 so auszubilden, dass eines oder mehrere der Federelemente 2 mit einer Schwachstelle 4 ausgebildet sind. Die Schwachstelle 4 kann beispielsweise eine Stelle verringerten Querschnitts des betreffenden Federelements 2 sein, so dass bei einer Biegebelastung der Blattfeder 1 die spezifische Biegebelastung an der Schwachstelle 4 am höchsten ist. Die Schwachstelle 4 kann durch eine verringerte Dicke des Federelements 2 in Anordnungsrichtung der Federelemente 2 aufeinander oder einer verminderten Breite des Federelements 2 quer zur Anordnungsrichtung der Federelemente 2 ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch eine Perforation der Schwachstelle 4 und/oder eine Materialbehandlung an der Schwachstelle 4 die Schwächung des Federelements 4 an der Schwachstelle 4 bewirken. It is now planned, a leaf spring 1 from several spring elements 2 in such a way that one or more of the spring elements 2 with a weak spot 4 are formed. The vulnerability 4 For example, a point reduced cross-section of the respective spring element 2 be such that at a bending load of the leaf spring 1 the specific bending load at the weak point 4 is highest. The vulnerability 4 can by a reduced thickness of the spring element 2 in the arrangement direction of the spring elements 2 each other or a reduced width of the spring element 2 transverse to the arrangement direction of the spring elements 2 be educated. Alternatively or additionally, a perforation of the vulnerability 4 and / or a material treatment at the vulnerability 4 the weakening of the spring element 4 at the vulnerability 4 cause.

Die Schwachstelle 4 ist vorzugsweise so ausgelegt bzw. dimensioniert, dass bei einer bestimmten Belastung der Blattfeder 1, die um einen vorgegebenen Toleranzbereich über einer vorgegebenen maximalen Belastung der Blattfeder 1 liegt, eine Überbelastung des Faserverbundmaterials an der Schwachstelle 4 auftritt. An dieser Schwachstelle 4 des betreffenden Federelements ist eine Sensoranordnung 5 vorgesehen, die mit optischen Mitteln die Verfärbung an der Oberfläche des Faserverbundwerkstoffs detektieren kann, so dass bei Feststellen einer Verfärbung eine aufgetretene Überbelastung der Blattfeder 1 signalisiert werden kann. The vulnerability 4 is preferably designed or dimensioned such that at a certain load of the leaf spring 1 , which by a predetermined tolerance range above a predetermined maximum load of the leaf spring 1 overloading the fiber composite material at the weak point 4 occurs. At this vulnerability 4 the relevant spring element is a sensor arrangement 5 provided, which can detect the discoloration on the surface of the fiber composite material by optical means, so that upon detection of discoloration occurred overstressing of the leaf spring 1 can be signaled.

Auch kann die Blattfeder 1 aus mehr als zwei Federelementen 2 ausgebildet sein, wobei auf einer oder mehreren der Federelemente 2 mehrere Schwachstellen 4 zum Detektieren verschiedener Überbelastungen vorgesehen werden können, die jeweils mit einer Sensoranordnung 5 versehen sind. Die mehreren Schwachstellen 4 können so ausgelegt sein, dass sie bei verschiedenen Biegebelastungen oberhalb einer maximal vorgegebenen Biegebelastung überlastet werden, so dass dort eine entsprechende Verfärbung der Oberfläche des Faserverbundwerkstoffs auftritt. Auf diese Weise kann die Höhe der Überbelastung festgestellt werden, wenn bekannt ist, ab welcher Biegebelastung eine Schädigung der betreffenden Schwachstellen 4 auftritt. Also, the leaf spring 1 from more than two spring elements 2 be formed, wherein on one or more of the spring elements 2 multiple vulnerabilities 4 can be provided for detecting various overloads, each with a sensor array 5 are provided. The multiple vulnerabilities 4 can be designed so that they are overloaded at different bending loads above a maximum predetermined bending load, so that there occurs a corresponding discoloration of the surface of the fiber composite material. In this way, the amount of overload can be determined if it is known from which bending load damage to the vulnerabilities concerned 4 occurs.

In den 2a und 2b ist ein Beispiel für eine Sensoranordnung 5 zum Detektieren einer Schädigung der Schwachstelle 4 schematisch gezeigt. Die Sensoranordnung 5 basiert auf einer optischen Erkennung einer Farbveränderung eines Oberflächenabschnitts an der Schwachstelle 4 des Faserverbundmaterials. In the 2a and 2 B is an example of a sensor arrangement 5 for detecting damage to the vulnerability 4 shown schematically. The sensor arrangement 5 based on an optical detection of a color change of a surface portion at the vulnerability 4 of the fiber composite material.

2a zeigt die Sensoranordnung 5 mit einer Sensoraufnahme 51 und einer Sensoreinheit 52 im nicht eingesetzten Zustand. 2b zeigt die Sensoreinheit 52 in einem in der Sensoraufnahme 51 aufgenommenen Zustand. 2a shows the sensor arrangement 5 with a sensor holder 51 and a sensor unit 52 in the unused state. 2 B shows the sensor unit 52 in one in the sensor holder 51 recorded condition.

Die Sensoraufnahme 51 weist einen hülsenförmigen Abschnitt 53 mit einer durchgängigen Innenausnehmung und einen Flanschabschnitt 54 auf. Der hülsenförmige Abschnitt 53 wird mit einer Stirnseite auf die Schwachstelle 4, d.h. den Oberflächenabschnitt, an dem bei einer Überbelastung der Schwachstelle 4 eine Verfärbung (Weißbruch) zu erwarten ist, aufgesetzt und mit Hilfe des Flanschabschnitts 54 an einem den Oberflächenabschnitt umgebenden Oberflächenbereich des Federelements 2 dauerhaft befestigt. Das Befestigen kann mit Hilfe von Kleben, Schweißen oder einer sonstigen Befestigungsmethode erfolgen. The sensor holder 51 has a sleeve-shaped section 53 with a continuous inner recess and a flange portion 54 on. The sleeve-shaped section 53 will face the vulnerability with an end face 4 , ie the surface portion at which an overload of the weak point 4 a discoloration (white break) is expected, put on and with the help of the flange section 54 on a surface area surrounding the surface portion of the spring element 2 permanently attached. The attachment can be done by means of gluing, welding or any other method of attachment.

Die Sensoreinheit 52 ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und so an den hülsenförmigen Abschnitt 53 angepasst, dass dessen Innenkontur einer Außenkontur der zylinderförmigen Sensoreinheit 52 entspricht. Eine Mantelfläche der Sensoreinheit 52 ist mit einem Rastelement 55 versehen, das mit einer korrespondierenden Struktur im Inneren des hülsenförmigen Abschnitts 53 zusammenwirkt, um beim Einstecken der Sensoreinheit 52 in die Sensoraufnahme 51 die Sensoreinheit 52 darin zu verrasten. The sensor unit 52 is preferably cylindrical and so on the sleeve-shaped portion 53 adjusted so that its inner contour of an outer contour of the cylindrical sensor unit 52 equivalent. A lateral surface of the sensor unit 52 is with a locking element 55 provided with a corresponding structure in the interior of the sleeve-shaped portion 53 cooperates to plug in the sensor unit 52 into the sensor receptacle 51 the sensor unit 52 to lock in it.

Von der Sensoreinheit 52 geht eine elektrische Anschlussleitung 56 im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung der Sensoreinheit 52 ab, um entsprechende Sensorsignale in einer Auswerteeinheit 60 zu empfangen und auszuwerten. From the sensor unit 52 goes an electrical connection line 56 substantially perpendicular to the axial direction of the sensor unit 52 from to corresponding sensor signals in an evaluation 60 to receive and evaluate.

In 3 ist eine Querschnittsdarstellung durch die Sensoranordnung 5 gezeigt. Die Sensoreinheit 52 umfasst eine Lichtquelle 57, zum Beispiel in Form einer LED; die einen Lichtstrahl auf den Oberflächenabschnitt, an dem eine Verfärbung bei einem Weißbruch zu erwarten ist, gerichtet ist. Mit Hilfe eines lichtempfindlichen Elements 58, wie beispielsweise einem CCD-Element oder eines sonstigen lichtempfindlichen elektronischen Bauelements, lässt sich der Anteil des von der Lichtquelle 57 emittierten und an dem Oberflächenabschnitt reflektierten Lichts erfassen. Eine entsprechende elektrische Größe, wie beispielsweise eine Spannung oder ein Strom, kann über die Anschlussleitung 56 an die Auswerteeinheit 60 übermittelt werden. In 3 is a cross-sectional view through the sensor assembly 5 shown. The sensor unit 52 includes a light source 57 , for example in the form of an LED; which is a beam of light on the surface portion at which a discoloration is to be expected in a white fracture, is directed. With the help of a photosensitive element 58 , such as a CCD element or other photosensitive electronic component, the proportion of the light source can be 57 detect emitted and reflected at the surface portion of light. A corresponding electrical quantity, such as a voltage or a current, can be supplied via the connecting line 56 to the evaluation unit 60 be transmitted.

Durch einen Vorher/Nachher-Vergleich der Lichtstärke des von dem Oberflächenabschnitt der Schwachstelle 4 reflektierten Lichts kann auf eine Verfärbung aufgrund einer Überbelastung geschlossen werden. Insbesondere kann auch ein Referenzschwellenwert in der Auswerteeinheit 60 gespeichert sein, gegenüber dem die erfasste elektrische Messgröße verglichen wird, so dass ein Schreib-/Lese-Zwischenspeicher für ein Speichern eines Referenzschwellenwerts nicht notwendig ist, um eine Verfärbung des Oberflächenabschnitts festzustellen. Wird auf diese Weise eine Schädigung des mit der Schwachstelle versehenen Federelements festgestellt, so wird die durch die Auswerteeinheit 60 entsprechend signalisiert. By a before / after comparison of the light intensity of the surface of the weak point 4 reflected light can be inferred from discoloration due to overload. In particular, a reference threshold value can also be used in the evaluation unit 60 against which the detected electrical quantity is compared, so that a read / write buffer for storing a reference threshold is not necessary to detect discoloration of the surface portion. If damage to the spring element provided with the weak point is detected in this way, the damage is caused by the evaluation unit 60 signaled accordingly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Blattfeder leaf spring
2 2: Federelement spring element
3 3: Befestigungspunkte attachment points
4 4: Schwachstelle weak spot
5 5: Sensoranordnung sensor arrangement
51 51: Sensoraufnahme sensor recording
52 52: Sensoreinheit sensor unit
53 53: hülsenförmiger Abschnitt sleeve-shaped section
54 54: Flanschabschnitt flange
55 55: Rastelement locking element
56 56: Anschlussleitung connecting cable
60 60: Auswerteeinheit evaluation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011116093 B4 [0005]
DE 102008058882 A1 [0006]
DE 4213884 A1 [0007]

Claims

Arrangement ( 1 ) for monitoring a component ( 2 ) for use in a motor vehicle with regard to an overload, comprising: the component ( 2 ) of a fiber composite material for resiliently receiving a load, wherein the component ( 2 ) one or more elements ( 3 ), wherein at least one of the elements ( 3 ) with a vulnerability ( 4 ) is provided at which at an overload of the component ( 2 ) damage to the fiber composite material from damage to the remaining areas of the elements ( 39 occurs. A sensor arrangement ( 5 ) for optically detecting the damage at the weak point ( 4 ).

Arrangement according to claim 1, wherein the component ( 2 ) comprises a leaf spring which as the one or more elements ( 3 ) has elongated planar spring elements, wherein the spring elements are arranged one above the other substantially perpendicular to their major surfaces.

Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the weak point ( 4 ) is formed by one or more of the following measures: - reduced cross-section with respect to a length direction of the element ( 3 ) at which a bending load occurs; - a perforation of the element ( 3 ) through one or more passage openings; and a material change of the fiber composite material to reduce the flexural strength of the element.

Arrangement according to claim 1 to 3, wherein the fiber composite material is selected so that when an overload occurs at the weak point ( 4 ) discoloration of a surface portion of the vulnerability occurs.

Arrangement according to claim 4, wherein the sensor arrangement ( 5 ) an optical sensor unit ( 52 ) to detect a change in reflection behavior at the surface portion.

Arrangement according to one of claims 1 to 5, wherein the sensor arrangement ( 5 ) a sensor receptacle fixedly connected to the element ( 51 ) for receiving a sensor unit ( 52 ), wherein the sensor receptacle ( 51 ) is designed to be a sensor unit ( 52 ), so that a light beam of a light source ( 57 ) of the sensor unit ( 52 ) is directed to the surface portion, wherein the sensor arrangement ( 5 ) a photosensitive element ( 58 ) configured to detect a light intensity of light reflected from the surface portion.

Arrangement according to claim 6, wherein the sensor unit ( 52 ) with a latching element ( 55 ), which is designed such that, when it is inserted into the sensor receptacle ( 51 ) locked in it.

Arrangement according to one of claims 1 to 7, wherein a plurality of vulnerabilities ( 4 ) on the elements ( 3 ) are provided, each with a sensor arrangement ( 5 ), the vulnerabilities ( 4 ) are formed so that damage occurs at different bending loads.

System with an arrangement according to one of Claims 1 to 8 and an evaluation unit ( 6 ), whereby the evaluation unit ( 60 ) is designed to detect a measured value corresponding to the damage of the fiber composite material.

System according to claim 9, wherein the evaluation unit ( 60 ) signals when a measured value exceeds a threshold value indicative of a damage.