DE102019204178B4 - Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung und Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil mit einer solchen Sensoreinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung und Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil mit einer solchen Sensoreinrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines als ein Fahrwerksbauteil für ein Fahrzeug ausgebildeten Bauteils (1, 15) mit einer Sensoreinrichtung (2) zum Messen einer momentanen Belastung des Bauteils (1, 15), bei dem das Bauteil (1, 15) aus einem Kunststoff hergestellt wird, bei dem eine Sensorschicht (3) an dem Bauteil (1, 15) angeordnet wird, wobei die Sensorschicht (3) einen Trägerwerkstoff und darin eingebettete, elektrisch leitfähige Partikel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil (1, 15) mindestens eine sacklochartige Vertiefung (4) zum Aufnehmen der Sensorschicht (3) schachtartig ausgebildet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines als ein Fahrwerkbauteil für ein Fahrzeug ausgebildetes Bauteil mit einer Sensoreinrichtung zum Messen einer momentanen Belastung eines Bauteils, bei dem das Bauteil aus einem Kunststoff hergestellt wird, bei dem eine Sensorschicht an dem Bauteil angeordnet wird, wobei die Sensorschicht einen Trägerwerkstoff und darin eingebettete, elektrisch leitfähige Partikel aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil, das gemäß einem solchen Verfahren hergestellt ist.
  • Ein derartiges Verfahren bzw. Bauteil ist aus der DE 10 2016 204 557 A1 bekannt. Hiernach ist die Sensorschicht als eine Beschichtung auf dem Bauteil ausgebildet. Beispielsweise kann die Sensorschicht als ein Anstrich realisiert sein. Alternativ kann die Sensorschicht durch Aufsprühen des Trägerwerkstoffs mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln auf das Bauteil ausgebildet werden.
  • Aus der US 2002/0067241 A1 ist ein aus Kunststoff gebildeter Druckknopf bekannt, bei dem zum Herstellen einer drucksensitiven Sensorschicht ein Material zum Ausbilden der Sensorschicht in eine flächige Materialsenke gespritzt wird.
  • Nachteilig hierbei ist jedoch, dass ein Messen von Belastungen, insbesondere von Kräften, innerhalb des Bauteils, beispielsweise eines Kugelgelenks, mittels einer solchen Sensoreinrichtung schwierig ist. Selbst wenn man die Sensorschicht nicht an der Außenseite des Bauteils, sondern an einer Innenseite zwischen zwei Bauteilkomponenten anbringen würde, wären die Belastungen hier oftmals so groß, dass die, insbesondere dünnen, Sensorschichten, beschädigt werden würden. Insbesondere sind die Belastungen zwischen einer Kugelschale und einer Gelenkkugel oder zwischen einem Gelenkgehäuse und der Kugelschale derart groß, dass eine hier angebrachte Sensorschicht schnell beschädigt werden würde.
  • Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Verfahren, ein Bauteil und/oder ein Fahrwerksbauteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass Belastungen und/oder Kräfte in einem Bauteil besser und/oder zuverlässiger gemessen bzw. ermittelt werden können. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mittels eines Bauteils und/oder Fahrwerksbauteils nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
  • Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoreinrichtung zum Messen einer momentanen Belastung eines Bauteils. Insbesondere ist unter einem Messen einer momentanen Belastung des Bauteils ein Messen, Ermitteln und/oder Bestimmen einer auf das Bauteil und/oder in dem Bauteil wirkenden Kraft oder Kraftkomponente zu verstehen. Somit kann die Sensoreinrichtung zum Messen einer momentan auf das Bauteil wirkenden Kraft oder Kraftkomponente ausgebildet sein. Bei der Belastung des Bauteils kann es sich um eine Verformung des Bauteils handeln. Insbesondere kann es sich bei der momentanen Belastung des Bauteils um eine elastische oder plastische Verformung des Bauteils handeln.
  • Das Bauteil wird aus einem Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise wird das Bauteil mittels eines Spritzgussverfahrens in einem Spritzgusswerkzeug hergestellt. Insbesondere ist das Bauteil selbst nicht elektrisch leitend. Des Weiteren wird gemäß dem Verfahren eine Sensorschicht an dem Bauteil angeordnet. Hierbei weist die Sensorschicht einen Trägerwerkstoff und darin eingebettete, elektrisch leitfähige Partikel auf. Vorzugsweise wird die Sensorschicht aus dem Trägerwerkstoff und den darin eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikel ausgebildet. Insbesondere ermöglicht die Sensorschicht mittels der elektrisch leitfähigen Partikel die Durchführung von elektrischen Widerstandsmessungen. Aus den elektrischen Widerstandsmessungen an der Sensoreinrichtung bzw. der Sensorschicht kann die momentane Belastung, insbesondere eine einwirkende Kraft oder Kraftkomponente, des Bauteils ermittelt werden. In dem Bauteil wird mindestens eine sacklochartige Vertiefung zum Aufnehmen der Sensorschicht ausgebildet.
  • Hierbei ist von Vorteil, dass aufgrund der sacklochartigen Vertiefung zum Aufnehmen der Sensorschicht die Sensorschicht nicht an einer Seitenfläche des Bauteils angeordnet werden muss. Stattdessen kann die Sensorschicht in der sacklochartigen Vertiefung und/oder dem Bauteil selbst angeordnet und/oder eingebettet werden. Hierdurch kann die Sensorschicht vor unerwünschten Beschädigungen und/oder einem vorzeitigen Verschleiß besser geschützt werden. Dadurch ist eine dauerhafte und zuverlässige Messung der momentanen Belastung des Bauteils, vorzugsweise über die Lebenszeit des Bauteils, gewährleistbar. Die sacklochartige Vertiefung kann bereits bei der Herstellung des Bauteils ausgebildet werden. Alternativ kann die sacklochartige Vertiefung nach dem Herstellen des Bauteils, insbesondere mittels einer Bohrung, hergestellt werden. Die sacklochartige Vertiefung ist schachtartig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird die sacklochartige Vertiefung mindestens teilweise mit dem als Flüssigkeit ausgebildeten Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln, ausgefüllt. Ein flüssiger Trägerwerkstoff mit den elektrisch leitfähigen Partikeln lässt sich besonders einfach in der sacklochartigen Vertiefung anordnen. Hierbei kann die sacklochartige Vertiefung unter Wirkung von Schwerkraft und/oder einer Kapillarwirkung mindestens teilweise mit dem flüssigen Trägerwerkstoff und den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln ausgefüllt und/oder aufgefüllt werden. Die sacklochartige Vertiefung kann einen Durchmesser von wenigen Millimetern aufweisen. Vorzugsweise ist der Durchmesser der sacklochartigen Vertiefung kleiner als 3 mm, kleiner als 2 mm oder kleiner als 1 mm. Insbesondere wird als flüssiger Trägerwerkstoff ein Lack verwendet. Derartige Trägerwerkstoffe mit eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln sind bereits bekannt und an sich bewährt. Vorzugsweise sind die elektrisch leitfähigen Partikel als Kohlenstoffnanoröhrchen bzw. sogenannte Carbon-Nano-Tubes (CNT) ausgebildet. Insbesondere sind die elektrisch leitfähigen Partikel innerhalb des Trägerwerkstoffs isotrop ausgerichtet und/oder verteilt. Vorzugsweise sind die elektrisch leitfähigen Partikel als kraftsensitive Elemente ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei den Kohlenstoffnanoröhrchen um mikroskopisch kleine röhrenförmige Gebilde aus Kohlenstoff. Kohlenstoffnanoröhrchen sind elektrisch leitend und haben ferner die Eigenschaft, dass diese bei mechanischer Beanspruchung, beispielsweise einer Dehnung oder Stauchung in Folge einer Krafteinwirkung, ihren elektrischen Widerstand ändern. Dieser Effekt kann genutzt werden, um Kohlenstoffnanoröhrchen als kraftsensitive Elemente zu nutzen. Alternativ können kraftsensitive Elemente als Graphene, Graphenoxid, Ruß oder Nanodrähte ausgebildet sein.
  • Nach einer Weiterbildung härtet der Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln nach dem mindestens teilweisen Ausfüllen und/oder Auffüllen der sacklochartigen Vertiefung aus. Alternativ oder zusätzlich wird der Trägerwerkstoff ausgehärtet. Somit kann das Aushärten des Trägerwerkstoffs mittels geeigneter Maßnahmen aktiv veranlasst oder gefördert werden. Beispielsweise kann eine lokale Erwärmung das Aushärten des Trägerwerkstoffes begünstigen oder beschleunigen. Nach dem Aushärten des Trägerwerkstoffes ist dieser zusammen mit den elektrisch leitfähigen Partikeln zuverlässig und/oder dauerhaft innerhalb der sacklochartigen Vertiefung gehalten. Insbesondere ist aufgrund des Aushärtens des Trägerwerkstoffes die Sensorschicht in der sacklochartigen Vertiefung gebildet. Hierbei kann die Sensorschicht und/oder der Trägerwerkstoff stoffschlüssig mit dem Bauteil oder einer Innenseite bzw. Innenumfangsfläche der sacklochartigen Vertiefung verbunden sein. Insbesondere ist aufgrund des vorgegebenen Durchmessers bzw. der Innenmaße der sacklochartigen Vertiefung eine Schichtdicke der Sensorschicht vorgegeben. Hierdurch ist zugleich eine Reproduzierbarkeit vereinfacht, was für eine Massenproduktion wünschenswert iist.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform werden mindestens zwei elektrische Leitungsabschnitte zum Bereitstellen von Kontaktstellen für die Sensorschicht in das Bauteil eingebettet. Insbesondere werden die Leitungsabschnitte beim Herstellen des Bauteils teilweise von dem Kunststoff des Bauteils umgossen und/oder umspritzt. Hierbei sind die Leitungsabschnitte aufgrund der Einbindung und/oder Integration in das Bauteil vor äußeren Einflüssen geschützt und dauerfest angeordnet. Die Kontaktstellen selbst sind nicht mit dem Kunststoff des Bauteils bedeckt. Die Leitungsabschnitte und die Kontaktstellen sind derart angeordnet, dass die Kontaktstellen durch die sacklochartige Vertiefung für die Sensorschicht zugänglich sind. Vorzugsweise sind die Kontaktstellen in einer Innenumfangsfläche der sacklochartigen Vertiefung angeordnet. Alternativ ragen die Kontaktstellen in die sacklochartige Vertiefung hinein.
  • Vorzugsweise werden die mittels der zwei elektrischen Leitungsabschnitte bereitgestellten Kontaktstellen mit der Sensorschicht elektrisch leitend miteinander verbunden. Somit wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktstellen durch die bzw. mittels der Sensorschicht erreicht, welche in der sacklochartigen Vertiefung angeordnet ist. Die Leitungsabschnitte können als Stanzgitter oder Drähte ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und/oder einfache Anordnung in dem Bauteil, insbesondere in dem Spritzgusswerkzeug zum Herstellen des Bauteils.
  • Gemäß einer Weiterbildung werden die Kontaktstellen in Längsrichtung der sacklochartigen Vertiefung voneinander beabstandet angeordnet. Insbesondere wird die sacklochartige Vertiefung mindestens soweit mit dem flüssigen Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln ausgefüllt und/oder aufgefüllt, bis die Kontaktstellen den Trägerwerkstoff und/oder die eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikel kontaktieren. Vorzugsweise ist eine erste Kontaktstelle benachbart zu einem Boden der sacklochartigen Vertiefung angeordnet. Eine zweite Kontaktstelle kann benachbart zu einer Öffnung der sacklochartigen Vertiefung angeordnet sein. Hierbei kann die erste Kontaktstelle einem ersten Leitungsabschnitt und die zweite Kontaktstelle einem zweiten Leitungsabschnitt zugeordnet sein. Für eine Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit kann der Trägerwerkstoff selbst elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Insbesondere ist die Messung, Bestimmung und/oder Ermittlung der wirkenden Belastung unabhängig von der Menge des eingefüllten Trägerwerkstoff zum Ausbilden der Sensorschicht, solange beide Kontaktstellen mittels der Sensorschicht elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Inwieweit die Sensorschicht über die der Öffnung zugeordnete Kontaktstelle hinaus in Richtung der Öffnung reicht, ist dagegen für die Funktionsweise der Sensoreinrichtung irrelevant.
  • Nach einer Weiterbildung wird die Sensoreinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung verbunden. Die Auswerteeinrichtung kann aus elektrischen Widerstandsmessungen an der Sensorschicht die momentane Belastung des Bauteils bestimmen und/oder ermitteln. Insbesondere kann mindestens eine auf das Bauteil wirkende Kraft und/oder Kraftkomponente bestimmt und/oder ermittelt werden. Beispielsweise kann eine Schub-, Druck- oder Zugbelastung des Bauteils ermittelt werden. Insbesondere kann eine auf das Bauteil einwirkende Zugkraft aus einer gemessenen, bestimmten und/oder ermittelten Dehnung der Sensorschicht ermittelt werden. Eine auf das Bauteil einwirkende Druckkraft kann aus einer gemessenen, bestimmten und/oder ermittelten Stauchung der Sensorschicht ermittelt werden.
  • Vorzugsweise werden mehrere sacklochartige Vertiefungen zum Aufnehmen jeweils einer Sensorschicht in dem Bauteil angeordnet und/oder ausgebildet. Somit kann eine Sensoreinrichtung mit mehreren Sensorschichten realisiert werden. Die mehreren sacklochartigen Vertiefungen und/oder mehreren Sensorschichten können in geeigneter Weise zueinander in dem Bauteil angeordnet werden, so dass sich mittels der Auswerteeinrichtung unter Berücksichtigung der Messung an mehreren Sensorschichten die Belastung des Bauteils, insbesondere eine auf das Bauteil wirkende Kraft oder mehrere Kraftkomponenten, noch detaillierter bestimmen lässt. Beispielsweise kann eine auf das Bauteil einwirkende Biegekraft und/oder Torsion bestimmt werden. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung, insbesondere mittels mehrerer Sensorschichten, derart ausgebildet, um momentan an dem Bauteil eingreifende Kräfte ortsabhängig und/oder richtungsabhängig zu ermitteln.
  • Das Bauteil wird als ein Fahrwerksbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ausgebildet. Beispielsweise kann das Bauteil als eine Kugelschale und/oder ein Gelenkgehäuse für ein Kugelgelenk realisiert sein. Ein derartiges Kugelgelenk kann beispielsweise ein Kugelhülsengelenk oder ein Kugelzapfengelenk sein. Somit kann die sacklochartige Vertiefung mit der Sensorschicht in der Kugelschale und/oder in dem Gelenkgehäuse angeordnet sein. Mittels einer derartigen Sensoreinrichtung können in dem Kugelgelenk wirkende Kräfte bestimmt werden. Insbesondere sind mehrere sacklochartige Vertiefungen mit jeweils einer Sensorschicht um eine Gelenkkugel verteilt in der Kugelschale und/oder in dem Gelenkgehäuse angeordnet. Hierdurch kann eine ortsabhängige und/oder richtungsabhängige Bestimmung der wirkenden Kraft und/oder Kraftkomponenten erreicht werden. Die mehreren sacklochartigen Vertiefungen und/oder Sensorschichten können gleichmäßig um die Gelenkkugel herum verteilt in der Kugelschale und/oder in dem Gelenkgehäuse angeordnet sein. Insbesondere sind mindestens zwei oder mehrere sacklochartige Vertiefungen und/oder Sensorschichten quer oder rechtwinklig zueinander angeordnet. Dies kann eine ortsabhängige und/oder richtungsabhängige Auflösung oder Bestimmung der wirkenden Kraft und/oder Kraftkomponenten verbessern.
  • Von besonderem Vorteil ist ein Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wobei in der mindestens einen sacklochartigen Vertiefung die Sensorschicht aufgenommen ist. Insbesondere bei einer Ausbildung des Bauteils als eine Kugelschale und/oder ein Gelenkgehäuse ist die Sensorschicht in der sacklochartigen Vertiefung vor äußeren Einflüssen und/oder einem erhöhten Verschleiß geschützt.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil um ein zuvor beschriebenes Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil. Vorzugsweise ist das Verfahren gemäß allen im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Bauteil und/oder Fahrwerksbauteil gemäß allen im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
    • 1 eine geschnittene schematische Seitenansicht eines erfindungsgemä-ßen Bauteils, und
    • 2 eine geschnittene schematische Seitenansicht eines erfindungsgemä-ßen Fahrwerksbauteils.
  • 1 zeigt eine geschnittene schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils 1. Das Bauteil 1 ist aus einem Kunststoff hergestellt. Das Bauteil 1 weist eine Sensoreinrichtung 2 auf. Die Sensoreinrichtung 2 hat eine Sensorschicht 3. Die Sensorschicht 3 ist mittels eines Trägerwerkstoffs und darin eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln gebildet, die hier nicht näher dargestellt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die elektrisch leitfähigen Partikel als Kohlenstoffnanoröhrchen ausgebildet.
  • Das Bauteil 1 weist eine sacklochartige Vertiefung 4 auf. Die sacklochartige Vertiefung 4 erstreckt sich schachtartig in das Bauteil 1 hinein. Die Sensorschicht 3 ist innerhalb der sacklochartigen Vertiefung 4 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die sacklochartige Vertiefung 4 nur teilweise mittels der Sensorschicht 3 ausgefüllt bzw. aufgefüllt. Alternativ kann die sacklochartige Vertiefung 4 auch vollständig mittels der Sensorschicht 3 ausgefüllt bzw. aufgefüllt sein.
  • Die Sensoreinrichtung 2 weist zwei elektrische Leitungsabschnitte 5, 6 auf. Die beiden elektrischen Leitungsabschnitte 5, 6 sind im Wesentlichen in das Bauteil 1 eingebettet. Hierbei stellen die elektrischen Leitungsabschnitte 5, 6 Kontaktstellen 7, 8 für die Sensorschicht 3 bereit. Hierzu sind die beiden Kontaktstellen 7, 8 elektrisch leitend mit der Sensorschicht 3 verbunden. Die elektrischen Leitungsabschnitte 5, 6 können als Stanzgitter ausgebildet sein. Eine erste Kontaktstelle 7 des, insbesondere ersten, elektrischen Leitungsabschnitts 5 ist benachbart zu einem Boden 9 der sacklochartigen Vertiefung 4 an einer Innenumfangsfläche 10 der sacklochartigen Vertiefung 4 angeordnet. Eine zweite Kontaktstelle 8 des, insbesondere zweiten, elektrischen Leitungsabschnitts 6 ist benachbart zu einer Öffnung 11 der sacklochartigen Vertiefung 4 an der Innenumfangsfläche 10 angeordnet. Die von den Kontaktstellen 7, 8 abgewandten Enden der elektrischen Leitungsabschnitte 5, 6 sind mit einer Auswerteeinrichtung 12 verbunden.
  • Zum Herstellen des Bauteils 1 mit der Sensoreinrichtung 2 werden zunächst die elektrischen Leitungsabschnitte 5, 6, beispielsweise in der Ausbildung als Stanzgitter, in einem hier nicht näher dargestellten Spritzgusswerkzeug angeordnet. Sodann wird das Bauteil 1 aus einem Kunststoff hergestellt. Hierbei werden zugleich die Leitungsabschnitte 5, 6 teilweise von dem Kunststoff des Bauteils 1 umgossen bzw. umspritzt. Beim Herstellen des Bauteils 1 kann zugleich die sacklochartige Vertiefung 4 realisiert werden. Alternativ kann die sacklochartige Vertiefung 4 nach dem Herstellen des Bauteils 1 mittels einer Bohrung hergestellt werden.
  • Anschließend wird die sacklochartige Vertiefung 4 teilweise oder vollständig mit einem flüssigen Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln ausgefüllt bzw. aufgefüllt. Hierbei ist wesentlich, dass so viel Trägerwerkstoff in die sacklochartige Vertiefung 4 eingefüllt wird, so dass der Trägerwerkstoff sowohl die Kontaktstelle 7 als auch die Kontaktstelle 8 der beiden elektrischen Leitungsabschnitte 5, 6 kontaktiert. Inwieweit die sacklochartige Vertiefung 4 darüberhinausgehend verfüllt ist, ist dagegen für die Funktion der Sensoreinrichtung 2 nicht relevant.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der flüssige Trägerwerkstoff als ein Lack mit eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln ausgebildet. Der Trägerwerkstoff kann unter Wirkung von Schwerkraft und/oder einer Kapillarwirkung durch die Öffnung 11 in die sacklochartige Vertiefung 4 eingefüllt werden. Anschließend härtet der Trägerwerkstoff zum Ausbilden der Sensorschicht 3 aus und/oder wird aktiv ausgehärtet.
  • Schließlich werden die von den Kontaktstellen 7, 8 abgewandten Enden der Leitungsabschnitte 5, 6 mit der Auswerteeinrichtung 12 verbunden. Aus elektrischen Widerstandsmessungen an der Sensorschicht 3 kann mittels der Auswerteeinrichtung 12 eine momentane Belastung und/oder Krafteinwirkung auf das Bauteil 1 ermittelt werden. Bei einer Belastung oder Krafteinwirkung, die gemäß Pfeil 13 angedeutet quer oder rechtwinklig zur Längserstreckung der Sensorschicht 3 bzw. der sacklochartigen Vertiefung 4 ausgerichtet ist, kommt es gemäß Pfeil 14 zu einer Dehnung oder Streckung der Sensorschicht 3. Hierdurch kommt es auch zu einer Dehnung oder Streckung der elektrisch leitfähigen Partikel, wodurch sich eine Veränderung des Widerstandes der Sensorschicht 3 ergibt. Bei einer abnehmenden Belastung, die beispielsweise entgegen dem Pfeil 13 von dem Bauteil 1 bzw. quer oder rechtwinklig zur Längserstreckung der Sensorschicht 3 von dieser weg gerichtet ist, zieht sich die Sensorschicht 3 wieder zusammen. Hierdurch verkürzen sich die elektrisch leitfähigen Partikel in der Sensorschicht 3, welches wiederum eine Veränderung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht 3 bewirkt.
  • 2 zeigt eine geschnittene schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteils 15. Das Bauteil 15 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Kugelschale für ein Kugelgelenk 16 realisiert, das hier lediglich schematisch angedeutet ist. Das Kugelgelenk 16 weist eine Gelenkkugel 17 auf, die gelenkbeweglich in der Kugelschale 15 aufgenommen bzw. gelagert ist.
  • Die Kugelschale 15 hat eine Sensoreinrichtung 2, die im Wesentlichen gemäß der Darstellung in 1 ausgebildet ist. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
  • Im Gebrauch des Kugelgelenks 16 wirken über die Gelenkkugel 17 unterschiedliche Belastungen und/oder Kräfte auf die Kugelschale 15. Hierbei bewirken die sich verändernden Belastungen und/oder Kräfte, die quer oder rechtwinklig zur Längserstreckung der Sensorschicht 3 ausgerichtet sind, beispielsweise wie gemäß Pfeil 13 angedeutet, eine Streckung oder ein Zusammenziehen der Sensorschicht 3, wie mit Pfeil 14 angedeutet. Die sich hierdurch ergebenden Widerstandsänderungen der Sensorschicht 3 werden gemessen, wobei mittels der Auswerteeinrichtung 12 die wirkenden Belastungen und/oder Kräfte ermittelt werden.
  • Die Kugelschale 15 kann mehrere sacklochartige Vertiefungen 4 aufweisen, die jeweils eine Sensorschicht 3 haben. Die mehreren sacklochartigen Vertiefungen 4 bzw. Sensorschichten 3 können gleichmäßig verteilt um die Gelenkkugel 17 angeordnet sein. Hierbei können zwei oder mehrere der sacklochartigen Vertiefungen 4 oder Sensorschichten 3 hinsichtlich ihrer jeweiligen Längsausrichtung quer oder rechtwinklig zueinander ausgerichtet sein. Hierdurch ist eine verbesserte ortsabhängige und/oder richtungsabhängige Ermittlung der wirkenden Belastungen und/oder Kräfte erreichbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauteil
    2
    Sensoreinrichtung
    3
    Sensorschicht
    4
    sacklochartige Vertiefung
    5
    elektrischer Leitungsabschnitt
    6
    elektrischer Leitungsabschnitt
    7
    Kontaktstelle
    8
    Kontaktstelle
    9
    Boden
    10
    Innenumfangsfläche
    11
    Öffnung
    12
    Auswerteeinrichtung
    13
    Pfeil
    14
    Pfeil
    15
    Fahrwerksbauteil / Kugelschale
    16
    Kugelgelenk
    17
    Gelenkkugel

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines als ein Fahrwerksbauteil für ein Fahrzeug ausgebildeten Bauteils (1, 15) mit einer Sensoreinrichtung (2) zum Messen einer momentanen Belastung des Bauteils (1, 15), bei dem das Bauteil (1, 15) aus einem Kunststoff hergestellt wird, bei dem eine Sensorschicht (3) an dem Bauteil (1, 15) angeordnet wird, wobei die Sensorschicht (3) einen Trägerwerkstoff und darin eingebettete, elektrisch leitfähige Partikel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil (1, 15) mindestens eine sacklochartige Vertiefung (4) zum Aufnehmen der Sensorschicht (3) schachtartig ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sacklochartige Vertiefung (4) unter Wirkung einer Kapillarwirkung mindestens teilweise mit dem als Flüssigkeit ausgebildeten Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln ausgefüllt wird, insbesondere wird als flüssiger Trägerwerkstoff ein Lack verwendet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln nach dem mindestens teilweisen Ausfüllen der sacklochartigen Vertiefung (4) aushärtet und/oder ausgehärtet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei elektrische Leitungsabschnitte (5, 6) zum Bereitstellen von Kontaktstellen (7, 8) für die Sensorschicht (3) in das Bauteil (1, 15) eingebettet werden, insbesondere werden die Leitungsabschnitte (5, 6) beim Herstellen des Bauteils (1, 15) teilweise von dem Kunststoff des Bauteils (1, 15) umgossen und/oder umspritzt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der zwei elektrischen Leitungsabschnitte (5, 6) bereitgestellten Kontaktstellen (7, 8) mit der Sensorschicht (3) elektrisch leitend miteinander verbunden werden, insbesondere werden Stanzgitter oder Drähte als Leitungsabschnitte (5, 6) verwendet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (7, 8) in Längsrichtung der sacklochartigen Vertiefung (4) voneinander beabstandet werden, insbesondere wird die sacklochartige Vertiefung (4) mindestens soweit mit dem flüssigen Trägerwerkstoff mit den eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikeln ausgefüllt, bis die Kontaktstellen (7, 8) den Trägerwerkstoff und/oder die eingebetteten, elektrisch leitfähigen Partikel kontaktieren.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2) mit einer Auswerteeinrichtung (12) verbunden wird, die aus elektrischen Widerstandsmessungen an der Sensorschicht (3) die momentane Belastung des Bauteils (1, 15) bestimmt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sacklochartige Vertiefungen (4) zum Aufnehmen jeweils einer Sensorschicht (3) in dem Bauteil (1, 15) angeordnet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1, 15) als eine Kugelschale und/oder ein Gelenkgehäuse für ein Kugelgelenk (16) realisiert wird.
  10. Fahrwerksbauteil hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der mindestens einen sacklochartigen und schachtartigen Vertiefung (4) die Sensorschicht (3) aufgenommen ist.
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