DE102022104132A1 - Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (10) für ein Unterfahrschutzelement, mit einem flächigen Träger (11), mindestens einem auf dem Träger (11) angeordneten Sensordraht (12) und wenigstens einer flexiblen Leiterplatte (15), welche mindestens eine elektrische Leiterstruktur (16) aufweist und mit dem Träger (11) verbunden ist, wobei die mindestens eine elektrische Leiterstruktur (16) eine kleinere erste Kontaktfläche (16.1), an welcher der mindestens eine Sensordraht (12) elektrisch und mechanisch verbunden ist, und eine größere zweite Kontaktfläche (16.2) zur externen Kontaktierung des mindestens einen Sensordrahts (12) aufweist, wobei der mindestens eine Sensordraht (12) so mit der kleineren ersten Kontaktfläche (16.1) der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur (16) verbunden ist, dass kein direkter Kontakt zur größeren zweiten Kontaktfläche (16.2) der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur (16) der flexiblen Leiterplatte (15) besteht, sowie ein Unterfahrschutzelement mit einer solchen Sensorvorrichtung (10) und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Unterfahrschutzelements.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Unterfahrschutzelement mit einer solchen Sensorvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Unterfahrschutzelements.
  • Sensorvorrichtungen und korrespondierende Unterfahrschutzelemente zum Schutz von Traktionsbatterien in Fahrzeugen sind in zahlreichen Variationen bekannt. Hierbei werden die Sensorvorrichtungen zur Erkennung von solchen Verformungen des Unterfahrschutzelements eingesetzt, welche zu einer Beschädigung von mindestens einer Batteriezelle der Traktionsbatterie führen kann. Für eine solche Sensorvorrichtung kann beispielsweise ein Widerstandsdraht als Sensordraht eingesetzt werden, welcher über ein Kontaktierungsblech von extern kontaktiert werden kann. In der Regel ist eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktierungsblech und dem Widerstandsdraht, welche vorzugsweise als Lötverbindung ausgeführt ist, sehr steif und dadurch gegenüber auftretenden Spannungen sehr empfindlich. Während des Fertigungsprozesses des Unterfahrschutzelements kann aufgrund eines hohen Pressdrucks und/oder aufgrund von auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Widerstandsdraht und dem Kontaktierungsblech eine hohe Belastung auf die Verbindungsstelle verursacht werden, so dass der Widerstandsdraht an seiner Austrittstelle aus dem Lötzinn abgeschert werden kann.
  • Aus der DE 10 2019 119 996 A1 ist eine Batterieabstützung für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche eine Unterbodenplatte zum Schutz gegen Beschädigungen von unten, eine oberhalb der Unterbodenplatte vorgesehene Kühlplatte zum Kühlen von Batteriemodulen der Traktionsbatterie und zum Abtragen des Eigengewichts der Batteriemodule und eine zwischen der Unterbodenplatte und der Kühlplatte vorgesehene Stoßdämpferschicht zur Absorption von über die Unterbodenplatte eingeleiteten Stößen umfasst. Zudem weist die Stoßdämpferschicht mindestens einen Beschädigungssensor zur Detektion von in die Stoßdämpferschicht eingeleiteten Stößen auf. Der Beschädigungssensor ist ausgestaltet, eine plastische Deformation innerhalb der Stoßdämpferschicht zu detektieren. Bei über einem vordefinierten Schwellwert liegenden Stößen und/oder einer ein bestimmtes tolerierbares Ausmaß übersteigenden plastischen Deformation kann der Beschädigungssensor ein Signal erzeugen, das zumindest eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpferschicht und/oder eine Überprüfung der Traktionsbatterie auf mechanische Beschädigung empfiehlt. Insbesondere sind mehrere in Reihe geschaltete Beschädigungssensoren über die im Wesentlichen horizontale Ebene der Stoßdämpferschicht verteilt vorgesehen, wobei insbesondere ein Anfang und ein Ende der in Reihe geschaltete Beschädigungssensoren nebeneinander vorgesehen sind.
  • Aus der EP 3 054 523 A1 ist eine Speichervorrichtung mit wenigstens einer elektrochemischen Energiespeicherzelle bekannt, welche zumindest ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse aufgenommenen Elektrolyten aufweist. An dem Gehäuse ist wenigstens ein sich bei einer Verformung des Gehäuses mitverformender Sensor angeordnet, mittels welchem infolge der Verformung des Sensors die Verformung des Gehäuses erfassbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement sowie ein korrespondierendes Unterfahrschutzelement und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Unterfahrschutzelements mit einer solchen Sensorvorrichtung bereitzustellen, welche eine Beschädigung einer elektrischen Verbindung zwischen einem Sensordraht und einer externen Kontaktstelle der Sensorvorrichtung während der Herstellung vermeidet oder das Beschädigungsrisiko zumindest reduziert.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Unterfahrschutzelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Unterfahrschutzelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Um eine Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement bereitzustellen, welche eine Beschädigung einer elektrischen Verbindung zwischen einem Sensordraht und einer externen Kontaktstelle der Sensorvorrichtung während der Herstellung vermeidet oder das Beschädigungsrisiko zumindest reduziert, umfasst die Sensorvorrichtung einen flächigen Träger, mindestens einen auf dem Träger angeordneten Sensordraht und wenigstens eine flexible Leiterplatte, welche mindestens eine elektrische Leiterstruktur aufweist und mit einem Träger verbunden ist. Hierbei weist die mindestens eine elektrische Leiterstruktur eine kleinere erste Kontaktfläche, an welcher der mindestens eine Sensordraht elektrisch und mechanisch verbunden ist, und eine größere zweite Kontaktfläche zur externen Kontaktierung des mindestens einen Sensordrahts auf, wobei der mindestens eine Sensordraht so mit der kleineren ersten Kontaktfläche der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur verbunden ist, dass kein direkter Kontakt zur größeren zweiten Kontaktfläche der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur der flexiblen Leiterplatte besteht.
  • Durch die flexible Leiterplatte, welche beispielsweise Kantenlägen im Bereich von 25mm bis 40mm aufweist, und deren mindestens eine Leiterstruktur beispielsweise eine Dicke im Bereich von 50 µm bis 600 µm aufweist, kann die elektrische und mechanische Verbindungsstelle des Sensordrahts mit der kleineren ersten Kontaktfläche mechanisch von der größeren zweiten Kontaktfläche entkoppelt werden, welche eine Kontaktstelle zur externen Kontaktierung der Sensorvorrichtung ausbildet. Durch die kleinere und dadurch auch flexiblere erste Kontaktfläche können die Belastungen und Scherkräfte auf die Verbindungstelle zwischen dem Sensordraht und der ersten Kontaktfläche während des Fertigungsprozesses reduziert werden.
  • Zudem wird ein Unterfahrschutzelement mit einem plattenähnlichen mehrlagigen Bauteil und einer solchen Sensorvorrichtung vorgeschlagen, welche in das mehrlagige Bauteil integriert ist.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Unterfahrschutzelements vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines mehrlagigen Aufbaus aus zumindest teilweise matrixhaltigen Vorprodukten, einem Träger mit mindestens einem integrierten Sensordraht und einer flexiblen Leiterplatte mit mindestens einer elektrischen Leiterstruktur. Fixieren der mindestens einen flexiblen Leiterplatte auf dem Träger. Mechanisches und elektrisches Verbinden des mindestens einen Sensordrahts mit einer kleineren ersten Kontaktfläche der elektrischen Leiterstruktur unter Vermeidung eines direkten Kontakts mit einer größeren zweiten Kontaktfläche der elektrischen Leiterstruktur zur externen Kontaktierung des Sensordrahts. Verpressen der so gebildeten Anordnung unter Wärmeeinwirkung, so dass das Matrixmaterial zumindest teilweise temporär verflüssigt wird und das Unterfahrschutzelement gebildet ist.
  • Zur externen Kontaktierung der in das Unterfahrschutzelement integrierten Sensorvorrichtung kann im Bereich der größeren zweiten Kontaktfläche eine entsprechende Bohrung in das mehrlagige Bauteil eingebracht werden. Anschließend können geeignete Kontaktelemente in die Bohrung eingeführt und mit der zweiten Kontaktfläche elektrisch und mechanisch, beispielsweise durch eine Lötverbindung verbunden werden. Alternativ kann die zweite Kontaktfläche über eine Reibschweißverbindung oder eine andere geeignete Kontaktierungstechnik kontaktiert werden.
  • Der Sensordraht kann beispielsweise als Widerstandsdraht mit einer Dicke im Bereich von 50 µm bis 150 µm ausgeführt sein. Der Sensordraht kann über die zweite Kontaktfläche der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur der mindestens einen flexiblen Leiterplatte von extern kontaktiert und mit elektrischer Energie versorgt werden. Zudem kann der Zustand des Sensordrahts abgefragt und zur Erkennung von Verformungen ausgewertet werden. Durch die Integration der Sensorvorrichtung in das Unterfahrschutzelement können solche Verformungen des Unterfahrschutzelements erkannt werden, welche zu einer Beschädigung von einer über dem Unterfahrschutzelement angeordneten Baugruppe, wie beispielsweise einer Batteriezelle einer Traktionsbatterie führen können. Dadurch kann rechtzeitig eine Überprüfung einer solchen Baugruppe veranlasst werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensorvorrichtung kann die flexible Leiterplatte mindestens eine erste Aussparung aufweisen, an welcher eine Fixierung die flexible Leiterplatte an dem Träger fixieren kann. Eine solche Aussparung erleichtert die Fixierung der flexiblen Leiterplatte am Träger.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensorvorrichtung kann der mindestens eine Sensordraht beispielsweise mäanderförmig oder wellenförmig oder zick-zack-förmig auf dem Träger angeordnet und fixiert sein. Dadurch kann der Sensordraht gleichmäßig verteilt über die Fläche des Trägers angeordnet werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensorvorrichtung kann der Träger als Sensortextil ausgeführt sein. Hierbei kann der mindestens eine Sensordraht und/oder die flexible Leiterplatte über Stickverbindungen an dem Sensortextil fixiert sein. Die Ausführung als Sensortextil ermöglicht eine besonders dünne Ausführung des Trägers.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensorvorrichtung kann die flexible Leiterplatte mehrere zweite Aussparungen aufweisen, welche von Matrixmaterial durchfließbar sind. Dadurch kann die Sensorvorrichtung besonders gut in den mehrlagige Bauteil des Unterfahrschutzelements integriert werden. Durch diese gute Umhüllung der Sensorvorrichtung durch das ausgehärtete Matrixmaterial kann die Lebensdauer der elektrischen Verbindungen und Kontaktierungen deutlich erhöht und auch bei hohen Temperaturen eine gute Fixierung des Sensordrahts gewährleistet werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensorvorrichtung kann ein Kontaktierungsblech auf der zweiten Kontaktfläche der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur der flexiblen Leiterplatte angeordnet und mechanisch und elektrisch mit dieser verbunden sein. Ein solches Kontaktierungsblech, welches beispielsweise Kantenlängen im Bereich von 10mm bis 20mm und eine Dicke im Bereich von 0,5mm bis 2mm aufweist, kann beispielsweise auf die zweite Kontaktfläche der elektrischen Leiterstruktur der flexiblen Leiterplatte gelötet werden und ermögliche eine gute und sicher Kontaktierung von externen Kontaktelementen. Da der Sensordraht mechanisch von der zweiten Kontaktfläche entkoppelt ist, ist dieser auch von dem Kontaktierungsblech mechanisch entkoppelt, so dass eine Beschädigung der elektrischen und mechanischen Verbindung des Sensordrahts mit der ersten Kontaktfläche der elektrischen Leiterstruktur der flexiblen Leiterplatte verhindert werden kann.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung des Unterfahrschutzelements kann das mehrlagige Bauteil ein faserverstärktes Kunststoffbauteil mit einer zwischen mindestens einer Deckschicht und mindestens einer Bodenschicht eingebetteten Zwischenschicht sein, welche als Schutzschicht ausgebildet ist. Hierbei kann die Sensorvorrichtung vorzugsweise die mindestens eine Deckschicht des mehrlagigen Bauteils integriert sein.
  • Die für die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Unterfahrschutzelement.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:
    • 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterfahrschutzelements mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung vor einem Verpressvorgang;
    • 2 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement aus 1; und
    • 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Unterfahrschutzelements aus 1.
  • Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Unterfahrschutzelements 1 ein plattenähnliches mehrlagiges Bauteil 3 und eine Sensorvorrichtung 10, welche in das mehrlagige Bauteil 3 integriert ist.
  • Durch die Integration der Sensorvorrichtung 10 in das Unterfahrschutzelement 1 können Verformungen des Unterfahrschutzelements 1 erkannt werden, welche zu einer Beschädigung von einer über dem Unterfahrschutzelement 1 angeordneten nicht näher dargestellten Baugruppe, wie beispielsweise einer Batteriezelle einer Traktionsbatterie führen können.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Unterfahrschutzelements 1 ist das mehrlagige Bauteil 3 ein faserverstärktes Kunststoffbauteil 3A mit einer zwischen mindestens einer Deckschicht 5A und mindestens einer Bodenschicht 5C eingebetteten Zwischenschicht 5B, welche als Schutzschicht wirkt. Hierbei ist die Sensorvorrichtung 10 in die mindestens eine Deckschicht 5A in des mehrlagigen Bauteils 3 integriert. 1 zeigt das faserverstärkte Kunststoffbauteil 3A (FVK-Bauteil) vor dem Verpressen der einzelnen Komponenten. Bei der Ausführung als FVK-Bauteil 3A besteht die Deckschicht 5A und die Bodenschicht 5C jeweils aus mehreren FVK-Lagen, welche in ein Thermoplast oder Duroplast integrierte Glasfasern oder Carbonfasern oder Fasern aus einem anderen geeigneten Material umfassen. Hierbei ist die Sensorvorrichtung 10 in die Deckschicht 5A integriert. Die als Schutzschicht für das in Hochrichtung über der Deckschicht 5A angeordnete vor Beschädigung zu schützende Bauteil wirkende Zwischenschicht 5B ist beispielsweise ein Schaumaterial oder ein monolithischer duroplastischer oder thermoplastischer faserverstärkter Kunststoff, welcher in der Regel als Pressmasse ausgeführt ist.
  • Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung 10 für ein Unterfahrschutzelement 1 einen flächigen Träger 11, mindestens ein auf dem Träger 11 angeordneter Sensordraht 12 und wenigstens eine flexible Leiterplatte 15, welche mindestens eine elektrische Leiterstruktur 16 aufweist und mit dem Träger 11 verbunden ist. Die mindestens eine elektrische Leiterstruktur 16 weist eine kleinere erste Kontaktfläche 16.1, an welcher der mindestens eine Sensordraht 12 elektrisch und mechanisch mit der elektrischen Leiterstruktur 16 verbunden ist, und eine größere zweite Kontaktfläche 16.2 zur externen Kontaktierung des mindestens einen Sensordrahts 12 auf. Hierbei ist der mindestens eine Sensordraht 12 so mit der kleineren ersten Kontaktfläche 16.1 der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur 16 verbunden, dass kein direkter Kontakt zur größeren zweiten Kontaktfläche 16.2 der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur 16 der flexiblen Leiterplatte 15 besteht.
  • Im dargestellten Ausschnitt der Sensorvorrichtung 10 ist nur eine flexible Leiterplatte 15 und nur ein Sensordraht 12 sichtbar. Selbstverständliche können mehrere 15 flexible Leiterplatten 15, welche jeweils eine zweiten Kontaktfläche 16.2 für eine externe Kontaktierungsstelle aufweisen, auf dem Träger 11 angeordnet und mit mindestens einem Sensordraht 12 kontaktiert sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger 11 als Sensortextil 11A ausgeführt. Hierbei sind der mindestens eine Sensordraht 12 und die flexible Leiterplatte 15 im dargestellten Ausführungsbeispiel über Stickverbindungen 18A an dem Sensortextil 11A fixiert. Zudem ist der mindestens eine Sensordraht 12 mäanderförmig auf dem Träger 11 angeordnet und fixiert. Hierzu weist die flexible Leiterplatte 15 im dargestellten Ausführungsbeispiel vier erste Aussparungen 17A auf, an welchen jeweils eine als Stickverbindung 18A ausgeführte Fixierung 18 die flexible Leiterplatte 15 an dem Träger 11 fixiert. Zusätzlich wird auch der Sensordraht 12, welcher als Widerstandsdraht 12A ausgeführt ist, an den vier ersten Aussparungen 17A über die Stickverbindungen 18A an dem als Sensortextil 11A ausgeführten Träger 11 fixiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der dargestellte Sensordraht 12 über eine Lötverbindung 13 elektrisch und mechanisch mit der ersten Kontaktfläche 16.1 verbunden. Außerhalb der flexiblen Leiterplatte 15 ist der mindestens eine Sensordraht 12 an weiteren nicht dargestellten Stickverbindungen 18A an dem Sensortextil 11A fixiert. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist der mindestens eine Sensordraht 12 wellenförmig oder zick-zack-förmig auf dem Träger 11 angeordnet, um eine möglichst große Fläche abzudecken.
  • Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Sensorvorrichtung 10 ein Kontaktierungsblech 14 auf der zweiten Kontaktfläche 16.2 der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur 16 der flexiblen Leiterplatte 15 angeordnet und mechanisch und elektrisch über eine nicht näher dargestellte Lötverbindung mit dieser verbunden. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die Grundfläche des Kontaktierungsblechs 14 kleiner als die zweite Kontaktfläche 16.2 der flexiblen Leiterplatte 15. Zudem ist der dargestellte Sensordraht 12 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktfläche 16.1 der elektrischen Leiterstruktur 16 der flexiblen Leiterplatte 15 verbunden ohne in direktem Kontakt mit dem Kontaktierungsblech 14 zu stehen. Der als Widerstandsdraht12A ausgeführte Sensordraht 12 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Dicke im Bereich von 50 µm bis 150 µm auf und ist über das auf der zweiten Kontaktfläche 16.2 der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur 16 der flexiblen Leiterplatte angeordnete Kontaktierungsblech 14 von extern kontaktierbar und mit elektrischer Energie versorgbar. Zudem wird der Zustand des Sensordrahts 12 von einer nicht näher dargestellten Auswerte- und Steuereinheit abgefragt und zur Erkennung von Verformungen ausgewertet.
  • Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist die flexible Leiterplatte 15 mehrere zweite Aussparungen 17B auf, welche während eines Verpressvorgangs von Matrixmaterial durchfließbar sind, um die Integration der Sensorvorrichtung 10 in das Unterfahrschutzelement 1 zu verbessern.
  • Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Herstellen des oben beschriebenen Unterfahrschutzelements 1 einen Schritt S100, in welchem ein mehrlagiger Aufbau aus zumindest teilweise matrixhaltigen Vorprodukten 5, einem Träger 11 mit mindestens einem integrierten Sensordraht 12 und einer flexiblen Leiterplatte 15 mit mindestens einer elektrischen Leiterstruktur 16 bereitgestellt wird. In einem Schritt S110 wird die mindestens eine flexible Leiterplatte 15 auf dem Träger 11 fixiert. In einem Schritt S120 wird der mindestens eine Sensordraht 12 mit einer kleineren ersten Kontaktfläche 16.1 der elektrischen Leiterstruktur 16 unter Vermeidung eines direkten Kontakts mit einer größeren zweiten Kontaktfläche 16.2 der elektrischen Leiterstruktur 16 zur externen Kontaktierung des Sensordrahts 12 mechanisch und elektrisch verbunden. In einem Schritt S120 wird die so gebildete Anordnung unter Wärmeeinwirkung verpresst, so dass das Matrixmaterial zumindest teilweise temporär verflüssigt wird und das Unterfahrschutzelement 1 gebildet ist.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 bilden die mindestens eine Deckschicht 5A, die Zwischenschicht 5B und die mindestens eine Bodenschicht 5C jeweils ein matrixhaltiges Vorprodukt 5 aus. Hierbei wird der Träger 11 bzw. die Textilschicht zwischen zwei FVK-Lagen der Deckschicht 5A eingelegt und durch den nachfolgenden Verspressvorgang in die Deckschicht 5A integriert.
  • Zur externen Kontaktierung der in das Unterfahrschutzelement 1 integrierten Sensorvorrichtung 10 wird im Bereich der größeren zweiten Kontaktfläche 16.2 eine entsprechende Bohrung in das mehrlagige Bauteil 3 eingebracht. Anschließend wird ein geeignetes Kontaktelement in die Bohrung eingeführt und mit der zweiten Kontaktfläche 16.2 elektrisch und mechanisch, beispielsweise durch eine Lötverbindung verbunden. Alternativ kann die zweite Kontaktfläche 16.2 über eine Reibschweißverbindung oder eine andere geeignete Kontaktierungstechnik kontaktiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Unterfahrschutzelement
    3
    mehrlagiges Bauteil
    3A
    faserverstärktes Kunststoffbauteil
    5
    matrixhaltiges Vorprodukt
    5A
    Deckschicht
    5B
    Schutzschicht
    5C
    Bodenschicht
    10
    Sensorvorrichtung
    11
    Träger
    11A
    Sensortextil
    12
    Sensordraht
    12A
    Widerstandsdraht
    13
    Lötverbindung
    14
    Kontaktierungsblech
    15
    flexible Leiterplatte (
    16
    Leiterstruktur
    16.1
    erste Kontaktfläche
    16.2
    zweite Kontaktfläche
    17A, 17B
    Aussparung
    18
    Fixierung
    18A
    Stickverbindung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019119996 A1 [0003]
    • EP 3054523 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Sensorvorrichtung (10) für ein Unterfahrschutzelement (1), mit einem flächigen Träger (11), mindestens einem auf dem Träger (11) angeordneten Sensordraht (12) und wenigstens einer flexiblen Leiterplatte (15), welche mindestens eine elektrische Leiterstruktur (16) aufweist und mit dem Träger (11) verbunden ist, wobei die mindestens eine elektrische Leiterstruktur (16) eine kleinere erste Kontaktfläche (16.1), an welcher der mindestens eine Sensordraht (12) elektrisch und mechanisch verbunden ist, und eine größere zweite Kontaktfläche (16.2) zur externen Kontaktierung des mindestens einen Sensordrahts (12) aufweist, wobei der mindestens eine Sensordraht (12) so mit der kleineren ersten Kontaktfläche (16.1) der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur (16) verbunden ist, dass kein direkter Kontakt zur größeren zweiten Kontaktfläche (16.2) der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur (16) der flexiblen Leiterplatte (15) besteht.
  2. Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (15) mindestens eine erste Aussparung (17A) aufweist, an welcher eine Fixierung (18) die flexible Leiterplatte (15) an dem Träger (11) fixiert.
  3. Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensordraht (12) mäanderförmig oder wellenförmig oder zick-zack-förmig auf dem Träger (11) angeordnet und fixiert ist.
  4. Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) als Sensortextil (11A) ausgeführt ist, wobei der mindestens eine Sensordraht (12) und/oder die flexible Leiterplatte (15) über Stickverbindungen (18A) an dem Sensortextil (11A) fixiert sind.
  5. Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (15) mehrere zweite Aussparungen (17B) aufweist, welche von Matrixmaterial durchfließbar sind.
  6. Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktierungsblech (14) auf der zweiten Kontaktfläche (16.2) der mindestens einen elektrischen Leiterstruktur (16) der flexiblen Leiterplatte (15) angeordnet und mechanisch und elektrisch mit dieser verbunden ist.
  7. Unterfahrschutzelement (1) mit einem plattenähnlichen mehrlagigen Bauteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorvorrichtung (10), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist, in das mehrlagige Bauteil (3) integriert ist.
  8. Unterfahrschutzelement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Bauteil (3) ein faserverstärktes Kunststoffbauteil (3A) mit einer zwischen mindestens einer Deckschicht (5A) und mindestens einer Bodenschicht (5C) eingebetteter Zwischenschicht (5B) ist.
  9. Unterfahrschutzelement (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (10) in die mindestens eine Deckschicht (5A) des mehrlagigen Bauteils (3) integriert ist.
  10. Verfahren (100) zum Herstellen eines Unterfahrschutzelements (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit den Schritten: Bereitstellen eines mehrlagigen Aufbaus aus zumindest teilweise matrixhaltigen Vorprodukten (5), einem Träger (11) mit mindestens einem integrierten Sensordraht (12) und einer flexiblen Leiterplatte (15) mit mindestens einer elektrischen Leiterstruktur (16), Fixieren der mindestens einen flexiblen Leiterplatte (15) auf dem Träger (11), Mechanisches und elektrisches Verbinden des mindestens einen Sensordrahts (12) mit einer kleineren ersten Kontaktfläche (16.1) der elektrischen Leiterstruktur (16) unter Vermeidung eines direkten Kontakts mit einer größeren zweiten Kontaktfläche (16.2) der elektrischen Leiterstruktur (16) zur externen Kontaktierung des Sensordrahts (12) Widerstand, Verpressen der so gebildeten Anordnung unter Wärmeeinwirkung, so dass das Matrixmaterial zumindest teilweise temporär verflüssigt wird und das Unterfahrschutzelement (1) gebildet ist.
DE102022104132.8A 2022-02-22 2022-02-22 Sensorvorrichtung für ein Unterfahrschutzelement Pending DE102022104132A1 (de)

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