WO2018108415A1 - Faserverstärktes fahrwerkbauteil für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2018108415A1
WO2018108415A1 PCT/EP2017/079252 EP2017079252W WO2018108415A1 WO 2018108415 A1 WO2018108415 A1 WO 2018108415A1 EP 2017079252 W EP2017079252 W EP 2017079252W WO 2018108415 A1 WO2018108415 A1 WO 2018108415A1
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chassis component
abuse
sensor
force
fiber
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PCT/EP2017/079252
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Frank Scheper
Ingolf Müller
Friedhelm Langhorst
Philipp Bauer
Simon Krallmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a fiber-reinforced chassis component for a motor vehicle and a motor vehicle with such a chassis component according to the preambles of claims 1 and 14.
  • a chassis component may appear externally intact after being overloaded by an abusive force and then relieved, because the fiber-reinforced lightweight material has returned to its original starting geometry due to elastic properties, although the overload has actually caused delamination of individual layers in the internal structure of the chassis component.
  • the chassis part consists of fiber-reinforced plastics or plastic composite systems, wherein at least one sensor for measuring forces acting on the plastic part is integrated in the plastic parts of the chassis part.
  • the sensor can be used as an abuse sensor to indicate abuse cases triggered by overloads.
  • the sensor can be integrated, for example, as an insert. Due to the integration of the sensor in the chassis component is in case of failure of the Sensors, however, no replacement possible without destroying the chassis component thereby.
  • the object of the invention is to provide a fiber-reinforced chassis component with an abuse sensor that can be replaced without destroying the chassis component.
  • the invention accordingly provides a fiber-reinforced chassis component for a motor vehicle, wherein the chassis component has an abuse sensor for detecting abusive forces.
  • the abuse sensor is arranged outside the chassis component.
  • an arrangement outside of the chassis component is meant in this context that the abuse sensor is arranged outside the outer peripheral surface of the chassis component.
  • the arrangement of the abuse sensor outside of the fiber-reinforced chassis component a replacement of the abuse sensor is possible without causing the chassis component must be destroyed.
  • the above-described arrangement of the abuse sensor has the further advantage that in a series production always the same suspension components can be optionally delivered with or without abuse sensor depending on the customer.
  • the abuse sensor may be disposed outside of it with or without contact with the chassis component. In a contacting arrangement of the abuse sensor is connected directly and in a non-contact arrangement indirectly to the chassis component.
  • a fiber-reinforced chassis component is to be understood as meaning a chassis component which is formed from a fiber-reinforced plastic, a fiber-plastic composite (FKV) or a fiber composite plastic, wherein these plastics each comprise at least a portion of plastic matrix and a proportion of reinforcing fibers, for example Glass fibers or carbon fibers.
  • the fiber-reinforced chassis component in a multi-material design may be formed, wherein the chassis component is performed at least partially fiber reinforced.
  • mischief force a force not intended to act on the chassis component which, due to its magnitude and possibly also its direction and / or its point of application, even or only with a single action, leads to a lasting damage to the chassis component.
  • the influence of the abuse power on the chassis component is also referred to as a misuse case.
  • the abuse force can also affect areas related to the chassis component and thus represent a contact pressure. After the occurrence of a misuse, further use of the fiber-reinforced chassis component is no longer permitted.
  • the problem is the recognition of a case of abuse of the fiber-reinforced chassis component itself, because this often has no externally visible damage after the action and subsequent withdrawal of the abuse load, as already explained, due to elastic component properties. In case of doubt, the condition can only be determined by expert inspection. Especially with externally invisible damage to the fiber-reinforced chassis component of the abuse sensor is of great benefit to avoid hazards to road traffic.
  • a signal in particular an electrical signal, is delivered by the abuse sensor to a control unit of the motor vehicle.
  • the signal transmission to the control unit is preferably wired, but also a wireless signal transmission is possible.
  • an abuse occurs, the driver can be notified by an optical signal, for example in the form of a conspicuous display, which is preferably a permanent one Display, which can only be canceled by a specialist workshop.
  • an acoustic signal is conceivable.
  • a storage of the abuse case may be provided in a fault memory.
  • an electronic and / or mechanical blocking of a starting device or a transmission is possible, such that the driver can no longer put the vehicle into operation.
  • the abuse sensor has a force-sensing surface that follows in its extension of the surface of the chassis component and parallel to this.
  • the parallel distance can be selected to be relatively small and be bridged, for example, by the abuse sensor itself, which can be bonded, for example, by means of adhesive bonding, to the surface of the chassis component.
  • the force-sensing surface virtually conforms to the contour of the chassis component surface, which is aerodynamically favorable especially in suspension components, which are often exposed to the roadway. Via the force-sensing surface of the abuse sensor is applied directly to the abuse force and not indirectly on effects of abuse power, as is the case for example in strain gauges (DMS). This increases the accuracy and reliability of the sensing.
  • DMS strain gauges
  • the abuse force acts at least substantially vertically, ie in the normal direction, on the force-sensing surface.
  • "sensation” is to be understood as a pure determination of a force effect, caused by the abusive power and regardless of its magnitude.
  • the abuse sensor at least partially covers a projection surface of the chassis component.
  • the projection surface is to be understood as an area which is illuminated by parallel light emitted by a planar light source.
  • the planar light source corresponds to a ground on which the motor vehicle travels or stands, for example a roadway or a parking area, and the projection surface of the surface of the chassis component in the installed state, which is covered by the Light source is illuminated.
  • the fiber-reinforced chassis component is endangered in the region of its projection surface especially by the entry of abusive forces in the sense of this invention. Such abusive forces can be registered, for example, by car jacks, which are improperly attached to not provided for this chassis components or outside of designated load introduction points.
  • the abuse sensor covers in particular also areas of the projection surface, which could be used for improper attachment of a jack in question.
  • the abuse sensor can cover the abovementioned, particularly endangered areas of the projection surface as a one-part or multiple-part abuse sensor. It can be z. B. are used on standard strip-shaped forms or on special forms of abuse sensor, which are geometrically matched to the projection surface or parts thereof.
  • the abuse sensor is designed as a piezoresistive force sensor.
  • a piezoresistive force sensor which is also referred to as a piezoresistive pressure sensor, is understood to mean an arealwide extending abuse sensor which works by utilizing the piezoresistive effect.
  • the piezoresistive effect describes the change in the electrical resistance of a material due to a force or pressure change. Accordingly, a voltage signal can be tapped on a piezoresistive force sensor when it is acted upon by a force or a pressure which differs from a voltage signal present when this force or pressure load is removed.
  • the force can attack punctiform or surface, in the latter case, there is a pressure load.
  • Piezoresistive force sensors have the advantage that they can be operated intrinsically safe because they require a permanent power supply for monitoring operation and a failure of this power supply, and thus a failure of the piezoresistive force sensor, the driver of the motor vehicle can be easily signaled.
  • the piezorisistive force sensor can be designed, for example, as a cost-effective FSR foil pressure sensor, wherein the designation FSR stands for "Force Sensing Resistor". These are pressure-sensitive resistors whose electrical resistance decreases as the force applied in the normal direction to their force-sensing surface increases. To detect abusive forces a realization with pronounced switching characteristics is possible.
  • the piezoresistive force sensor is used, in particular, for detecting abusive forces acting at least substantially perpendicularly on its force-sensing surface. Since the force-sensing surface of the Abuse sensor follows in its extension of the surface of the chassis component and runs parallel to this, the piezoresistive force sensor also serves to detect Abuse loads that are registered at least substantially in the normal direction in the chassis component.
  • the piezoresistive force sensor is designed as a foil sensor. Foil sensors can be produced in almost any shape and therefore can be adapted well to the contour of the fiber-reinforced chassis component.
  • the piezoresistive force sensor is designed as a film sensor with a self-adhesive underside.
  • DMS Strain gauges
  • the force-sensing surface of the abuse sensor is exposed.
  • the force-sensing surface of the abuse sensor in installation position to the ground completely exposed or not touching covered. This avoids that the force-sensing surface of the abuse sensor is force or pressurized by touching adjacent components during driving and this leads to the display of a non-existent Abusesfalls.
  • the abuse sensor is protected by a cover made of a resilient material. Since the abuse sensor is arranged in the installed state on the surface facing the ground of the fiber-reinforced chassis component, there is a risk that the abuse sensor is damaged during driving by rockfall, Strequeezeinrial or similar influences. Even with the motor vehicle damage to the abuse sensor are possible, for example, by vandalism. The risk of such damage to the abuse sensor can be minimized by the cover, wherein the cover is advantageously materially bonded, in particular by means of a bond, waterproof to the chassis component. In this way, a protection of the abuse sensor from corrosion, spray and even jet water is possible.
  • the surface of the fiber-reinforced chassis component is protected by the cover, for example against mechanical damage to near-surface reinforcing fibers by rockfall.
  • Such surface damage is material scores from which cracks can originate and progress.
  • An effect of spray water with dissolved road salt on such surface damage can additionally adversely affect the aging and fracture behavior of the fiber-reinforced chassis component.
  • the cover is preferably made of a compliant material that has elastic or ductile properties but is not brittle.
  • Cheap is the cover formed of a plastic, in particular of an elastomer, which applies well when applied to the surface of the chassis component and compensates for tolerance-related, small surface irregularities.
  • the cover in plastic or elastomer has the advantage that a magnitude always equal in size, but over different sized and differently shaped surfaces on the cover acting abuse force is equalized with respect to the strength of the application of the force-sensing surface of the abuse sensor ,
  • an equal abuse force which is alternatively introduced into the cover via a rounded bollard or a flat jack, results in at least approximately equal loading of the force-sensing surface, because the bollard and the jacking receiver do not directly contact the force-sensing surface act but with the interposition of the yielding cover.
  • the cover is advantageously trapezoidal in outline cross section, such that the cover tapers away from the chassis component.
  • An outline cross-section in this context means the cross-sectional area without taking account of inner contours.
  • a cover that has a rectangular outline cross-section in the unloaded state tends to bulge on the sides when loaded with the abuse force. This is not the case with the trapezoidal cover or only to a small extent.
  • the trapezoidal cover is also aerodynamically favorable. In the rectangular cover there is also the risk that this, for example, when maneuvering the motor vehicle, by surrounding branches, bushes o. ⁇ . At least partially detached from the chassis component. Better protection here is the trapezoidal cover, because branches, bushes, etc. can attack bad, but are stripped off.
  • a development of the invention provides that the force-sensing surface of the abuse sensor is turned towards the cover. At the same time, the force-sensing surface of the abuse sensor is arranged at a distance from the cover, which in this context is to be understood such that the force-sensing surface is spaced from at least one wall of the cover is covered. In this way, it is avoided that the abuse sensor erroneously detects the presence of a misuse case when applied to the made of resilient material cover from the outside a small and unimportant to the chassis component force, for example, caused by a washing brush or a high-pressure cleaner jet.
  • the spacing between the force-sensing surface and the cover may on the one hand be designed so that the abuse sensor is arranged below the cover - that is covered by the cover as a whole.
  • the abuse sensor can also be arranged within a multi-walled cross-section cover.
  • the force-sensing surface follows in its extension always the surface of the chassis component and extends parallel to this.
  • the abuse sensor is arranged at a distance from the surface of the chassis component and at the same time connected to the cover.
  • the abuse sensor is firmly bonded to the cover by means of an adhesive bond. In this way, the abuse sensor is connected without contact to the chassis component and at the same time indirectly connected thereto.
  • the fiber-reinforced chassis component is designed, for example, as a spring element with surface regions which undergo expansions and / or compressions during driving operation.
  • the distance between the abuse sensor and the surface of the chassis component is exceeded by a wall of the cover. bridged.
  • a wall of the cover formed of resilient material is arranged, the above-described strains and / or compressions are not or only greatly attenuated registered in the Abuse sensor, which will avoid unwanted signaling non-existing cases of abuse
  • the cover may have a channel over its longitudinal extension, in particular a circumferentially closed channel, for receiving the abuse sensor.
  • the channel is limited to the surface of the chassis component through the aforementioned wall, wherein the abuse sensor is glued to the underside of the channel on this wall.
  • the cover can be carried out together with the abuse sensor as a prefabricated unit, whereby the assembly cost is reduced.
  • the force-sensing surface of the abuse sensor is turned towards the surface of the chassis member and at the same time spaced therefrom.
  • the cover can also be performed as a prefabricated unit together with the abuse sensor.
  • the abuse sensor can also be arranged in a channel, in particular in a circumferentially closed channel, the cover.
  • the abuse sensor is arranged in a longitudinal groove of the cover which is open towards the surface of the chassis component.
  • the abuse sensor with its self-adhesive lower side is fastened to a groove base of the longitudinal groove which extends parallel to the surface of the chassis component. Since the longitudinal groove is formed open to the surface of the chassis component, the self-adhesive abuse sensor can be glued to the groove bottom with little effort.
  • the force sensing surface of the abuse sensor is exposed to the surface of the chassis member.
  • the chassis component is designed as a fiber-reinforced axle strut, a fiber-reinforced torsion spring of a roll stabilizer, a fiber-reinforced lower wishbone of an independent suspension or as a fiber-reinforced leaf spring.
  • the fiber-reinforced torsion spring is preferably tubular, but may alternatively be performed solid.
  • the fiber-reinforced leaf spring may be formed as a longitudinal leaf spring or as a transverse leaf spring.
  • An embodiment of the chassis component as a fiber-reinforced handlebar or fiber-reinforced tie rod is possible.
  • the abuse sensor is arranged on these chassis components in the installed state in each case on the surface facing the substrate in the manner described above.
  • the abuse sensor is preferably arranged between the chassis component and the point of application of the abuse force.
  • the abuse sensor is therefore permeated by the line of action of the abuse power. In this way, it is ensured that an abuse load acting on the chassis component also actually acts on the force-sensing surface of the abuse sensor, thereby indicating the existence of an abuse case.
  • the abuse sensor only responds after exceeding a non-critical preload for the chassis component in the manner of a switch. As a result, a signaling of non-existing cases of abuse is avoided and in the case of an actual case of abuse this clearly and clearly displayed.
  • the preload is absorbed in particular by the cover of a resilient material.
  • the cover is designed such that the application of the preload leads to a deformation of the cover protecting the abuse sensor. If the exposed in the initial state force-sensing surface of the abuse sensor is pressed by the preload depending on the variant against the surface of the chassis component or force or pressurized by an inner surface of the cover, the abuse sensor sends a signal for the presence of a misuse case to the control unit of the motor vehicle ,
  • the invention further relates to a motor vehicle with a fiber-reinforced chassis component as described above, wherein the abuse sensor in the installed state in the motor vehicle at least substantially faces the ground.
  • the subsoil represents the particular area on which the motor vehicle travels or stands at the time of observation.
  • the underground can therefore be, for example, a carriageway or a parking area, but also an off-road road terrain.
  • the abuse sensor covers at least partially the projection surface of the chassis component facing the ground and thus faces the ground itself because possible abuse forces generally act on the fiber-reinforced chassis component from the ground.
  • the abuse sensor is preferably suitable for detecting an abusive force that is slowly and swelling when the motor vehicle is stationary or moving slowly into the surface of the chassis component.
  • an abusive force that is slowly and swelling when the motor vehicle is stationary or moving slowly into the surface of the chassis component.
  • the abuse sensor also detects such cases of abuse that have remained hidden from the driver. This generally leads to an increase in traffic safety.
  • the abuse sensor is operable both while driving and in the sleep mode of the vehicle.
  • continuous monitoring of the fiber-reinforced chassis components is made possible and cases of abuse can also be detected which occur when the ignition is switched off (snooze mode) - for example, as a result of a mischief force introduced by a jack during a wheel change.
  • the abuse sensor in particular if this is designed as a piezoresistive force sensor, only requires a very low power consumption for operation, the snooze operation of the abuse sensor for the vehicle battery is only a very small load.
  • Figure 1 is a perspective view obliquely from above a part of a chassis with a designed as Achstrebe suspension member according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a side view of the chassis component from FIG. 1;
  • FIG. 3 is a bottom view of the chassis component from FIG. 2; FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view of the chassis component from FIG. 2 in accordance with the sectional profile A - A specified there, and, in a detail, an enlarged detail of the sectional view;
  • FIG. 5 shows the chassis component in a second embodiment in a sectional view analogous to FIG. 4;
  • FIG. 6 is a sectional view of the chassis component from FIG. 5 in the loaded state
  • FIG. 7 shows the chassis component in a third embodiment in a sectional view analogous to FIG. 4;
  • FIG. 7a shows the chassis component in a fourth embodiment analogous to FIG. 4;
  • FIG. 8 is a sectional view analogous to FIG. 4 of the chassis component in a fifth embodiment
  • FIG. 9 is a perspective view obliquely from below of a part of a running gear with a chassis component designed as a roll stabilizer;
  • 10 is a perspective view obliquely from above a part of an independent suspension with a trained as a lower arm suspension component and 11 is a side view of a part of a chassis with a trained as a longitudinal leaf spring chassis component.
  • a part of a chassis 1 of a motor vehicle 2 is shown, wherein the motor vehicle is designed as a truck 2.
  • the chassis 1 has a designed as Achstrebe 3, fiber-reinforced chassis component.
  • a jack 4 which is supported on a trained as a parking area 5 surface, presses against the underside of the not intended for lateral lifting of the chassis 1 and also not designed axle strut 3.
  • the axle strut 3 is acted upon by a Abbrauchskraftraft F, the one Damage to the axle strut 3 leads, such that a continuation of the truck 2 would pose a security risk.
  • An abuse sensor 8 shown in FIG. 2 in the installed state in the motor vehicle 2 at least substantially faces the substrate 5.
  • the abuse sensor 8 is suitable for slowly detecting when the motor vehicle 2 is standing or slowly moving in an abusive manner into the surface 9 of the chassis component 3.
  • the abuse sensor 8 is operable both while driving and in the sleep mode of the motor vehicle 2.
  • Fig. 2 shows the Achsstrebe 3, which is designed in a mixed construction of different materials and has end-side storage areas 6 made of aluminum and intervening a glass fiber reinforced connecting portion 7.
  • the underside of the axle strut 3 is provided with the arranged outside of the axle strut 3 Abuse sensor 8 for detecting abusive forces.
  • the abuse sensor 8 extends over the entire length of the axle strut 3 and is connected via an adhesive connection with the surface 9 of the axle strut 3.
  • the abuse sensor 8 is a piezoresistive force sensor 8 which is embodied as a self-adhesive film pressure sensor, the abuse force F in this case acting directly and perpendicularly on the abuse sensor 8.
  • the abuse sensor 8 wirelessly passes an electrical signal to a control unit of the truck 2.
  • the wired signal transmission takes place via two contact wires 10 that are in contact with the abuse sensor 8.
  • a projection surface 11 can be seen, wherein it is at the projection surface 11 to the part of the surface 9 of the axle strut 3, which is visible at a view of the formed as a parking area 5 substrate on the axle strut 3.
  • Such partial area coverage is a good result from a cost-benefit point of view because most eligible misuse cases, such as the improperly mated jack 4 described above, are covered in this way.
  • the abusive force F applied by the jack 4 is entered into the force-sensing surface 12 of the abusive sensor 8, which is exposed to the environment.
  • the piezoresistive force sensor 8 has over its longitudinal extent a constant thickness, whereby the force-sensing surface 12 follows in its extension of the surface 9 of the axle strut 3 and spaced parallel thereto extends.
  • the abuse sensor 8 is connected to the surface 9 of the axle strut 3 in the same way as in the first exemplary embodiment via an adhesive connection.
  • the piezoresistive force sensor 8 is not exposed to the environment in this case, but is protected by a cover 13 made of a resilient material.
  • the water-tight adhered to the surface 9 of the fiber-reinforced Achsstrebe 3 cover 13 is made of an elastomer and has a to the surface 9 of the Achsstrebe 3 out open, rectangular in cross-section longitudinal groove 14.
  • the groove base 15 of this longitudinal groove 14 extends parallel to the force-sensing surface 12 of the abuse sensor 8.
  • the piezoresistive force sensor 8 and this protective cover 13 are arranged in abuse case between the Abbrauchskraftkraft F of the jack 4 and the Achsstrebe 3.
  • the line of action 16 of the abuse force F passes through a point 17 in which the abuse force F is introduced into the cover 13.
  • the line of action 16 extends perpendicularly, ie in the normal direction, to the force-sensing surface 12 of the piezoresistive force sensor 8.
  • the abuse force F compresses the cover 13 formed of elastomeric material in the region of the longitudinal groove 14, as a result of which the groove bottom 15 is pressed against the force-sensing surface 12 of the piezoresistive force sensor 8.
  • the presence of the abuse case is detected and a corresponding electrical signal is sent to a control unit of the truck 2 via the connection wires 10.
  • the abuse sensor 8 with its self-adhesive lower side 18 is fastened to the groove base 15 of the longitudinal groove 14 extending parallel to the surface 9 of the axle strut 3.
  • the abuse sensor 8 is so to speak outside of the chassis component 3 contact-free connected to the same and at the same time indirectly connected via the cover 13 with the chassis component 3.
  • the force-sensing surface 12 of the piezoresistive force sensor 8 is turned towards the surface 9 of the axle strut 3 and at the same time spaced from it exposed.
  • the cover 13 is designed together with the piezoresistive force sensor 8 as a prefabricated unit. Upon initiation of an abuse force F, the force-sensing surface 12 is pressed against the surface 9 of the axle strut 3 and in this way the presence of an abuse case is detected.
  • Fig. 7a fourth embodiment is characterized in that the cover is formed as a trapezoidal cover 113, which tapers away from the trained as an axle strut 3 chassis component.
  • a cover having a rectangular outline cross-section in the unloaded state tends to bulge on the sides under central loading with the abuse force F. This is the case with the trapezoidal 113 or only to a limited extent.
  • the trapezoidal cover 113 tapers away from the chassis component 3, in particular in its contour cross-section, wherein the cross-sectional area in this context is to be understood as meaning the cross-sectional area without taking account of internal contours, such as the longitudinal groove 14.
  • FIG. 8 shows a fifth exemplary embodiment of the invention in which the abuse sensor embodied as a piezoresistive force sensor 8 is arranged at a distance from the surface 9 of the chassis component designed as an axle strut 3.
  • the distance between the surface 9 of the axle strut 3 and the piezoresistive force sensor 8 is bridged by a wall 19 of the cover 13.
  • the piezoresistive force sensor 8 between the axle strut 3 and the point of application 17, in which the abuse force F is introduced into the cover 13, is arranged such that the line of action 16 of the abuse force F passes through the piezoresistive force sensor 8.
  • the line of action 16 in turn extends perpendicularly, that is to say in the normal direction, to the force-sensing surface 12 of the piezoresistive force sensor 8, which is glued to the wall 19 with its self-adhesive underside 18.
  • the cover 13 has in its interior a circumferentially closed channel 20 which extends in the longitudinal direction of the cover 13 and in which the piezoresistive force sensor 8 is arranged.
  • the channel 20 has a rectangular cross section and is limited to the Achsstrebe 3 through the wall 19.
  • the force-sensing surface 12 of the piezoresistive force sensor is exposed and spaced from a wall of the channel 20 which extends parallel to the surface 9 of the axle strut 3.
  • the force-sensing surface 12 of the piezoresistive force sensor 8 is turned towards the cover 13 and at the same time spaced therefrom.
  • Fig. 9 shows a part of a chassis 21 which is associated with a truck.
  • a rigid axle 22 of the chassis 21 is connected on both sides of the vehicle in each case via a Heilfederbalgè 23 to a two longitudinal members 24 having frame 21 of the chassis.
  • the Heilfederbalgée 23 is designed relatively stable and has pick-up points specified by the manufacturer and marked on the component for the proper support of a jack.
  • the chassis 21 has a chassis component designed as a roll stabilizer 25 with a fiber-reinforced, tubular torsion spring 26.
  • an abuse sensor 27 is provided for detecting a registered by the jack misuse force F on a surface facing the substrate projection surface of the fiber-reinforced torsion.
  • An independent wheel suspension 28 of a truck shown in FIG. 10 has a fiber-reinforced chassis component which is designed as a fiber-reinforced lower transverse link 29. Outside the transverse link 29, a plurality of non-visible abuse sensors for detecting abusive forces are arranged, which are introduced via a mistakenly attached to the fiber-reinforced lower arm 29 car jack in the control arm 29.
  • the abuse sensors are designed as self-adhesive piezoresistive force sensors and glued to a surface of the control arm 29 facing the ground.
  • a fiber-reinforced track rod 30 and a fiber-reinforced handlebar 31 may be optionally provided on the background of the facing projection surfaces with an abuse sensor for detecting abusive forces.
  • FIG. 11 shows a part of another running gear 32 which has a fiber-reinforced chassis component designed as a longitudinal leaf spring 33 for supporting and guiding a rigid axle 34.
  • a fiber-reinforced chassis component designed as a longitudinal leaf spring 33 for supporting and guiding a rigid axle 34.
  • an abuse sensor designed as a piezoresistive force sensor 35 is applied for detecting an abuse force F.
  • Reference number chassis
  • fiber-reinforced chassis component fiber-reinforced axle strut jack

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Die Erfindung schlägt ein faserverstärktes Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) für ein Kraftfahrzeug (2) vor, wobei das Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) einen Missbrauchssensor (8) zur Detektion von Missbrauchskräften aufweist. Das faserverstärkte Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) zeichnet sich dadurch aus, dass der Missbrauchssensor (8) außerhalb der Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) angeordnet ist. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug (2) mit einem solchen faserverstärkten Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) im Einbauzustand im Kraftfahrzeug (2) zumindest im Wesentlichen dem Untergrund (5) zugewandt ist.

Description

Faserverstärktes Fahrwerkbauteil für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein faserverstärktes Fahrwerkbauteil für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrwerkbauteil gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 14.
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist man bestrebt, das sogenannte Leergewicht, also die Masse im unbeladenen Zustand, zu senken, um beispielsweise im Speditionswesen möglichst viel Ware transportieren zu können. Daher werden im Kraftfahrzeugbau zunehmend faserverstärkte Leichtbaumaterialien eingesetzt. Diese Materialien weisen im Gegensatz zu herkömmlich eingesetzten duktilen Stahlwerkstoffen bei einer Überbeanspruchung durch eine sogenannte Missbrauchskraft häufig keine bleibenden Verformungen auf, die augenscheinlich auf eine Schädigung hindeuten. Faserverstärkte Fahrwerkbauteile können daher bereits ausgefallen und für den Fahrbetrieb nicht mehr einsatzfähig sein, ohne dass man diesen Bauteilen eine derart schwere Schädigung äußerlich ansieht. So kann ein Fahrwerkbauteil nach einer Überlastung durch eine Missbrauchskraft und anschließendem Entlasten beispielsweise äußerlich unversehrt erscheinen, weil das faserverstärkte Leichtbaumaterial aufgrund elastischer Eigenschaften wieder in seine ursprüngliche Ausgangsgeometrie zurückgekehrt ist, obwohl die Überlastung tatsächlich eine Delamination von Einzelschichten in der inneren Struktur des Fahrwerkbauteils bewirkt hat.
Aus der DE 101 53 970 A1 ist ein Fahrwerkbauteil zur Verbindung und Kraftübertragung zwischen einem Fahrzeugchassis und mindestens einem Rad eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personen- oder Nutzkraftwagens, bekannt. Das Fahr- werksteil besteht dabei aus faserverstärkten Kunststoffen oder Kunststoffverbundsystemen, wobei in die Kunststoffanteile des Fahrwerkteils mindestens ein Sensor zur Messung von an dem Kunststoffteil angreifenden Kräften integriert ist. Der Sensor kann als Missbrauchssensor genutzt werden, um durch Überlasten ausgelöste Missbrauchsfälle anzuzeigen. Bei einer Herstellung des Fahrwerkbauteils im Spritzgussverfahren kann der Sensor beispielsweise als Einlegeteil integriert werden. Bedingt durch die Integration des Sensors in das Fahrwerkbauteil ist bei einem Ausfall des Sensors allerdings kein Austausch möglich, ohne das Fahrwerkbauteil dabei zu zerstören.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein faserverstärktes Fahrwerkbauteil mit einem Missbrauchssensor bereitzustellen, der ohne Zerstörung des Fahrwerkbauteils ausgetauscht werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein gattungsgemäßes faserverstärktes Fahrwerkbauteil, welches zusätzlich die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung sieht demnach ein faserverstärktes Fahrwerkbauteil für ein Kraftfahrzeug vor, wobei das Fahrwerkbauteil einen Missbrauchssensor zur Detektion von Missbrauchskräften aufweist. Erfindungsgemäß ist der Missbrauchssensor außerhalb des Fahrwerkbauteils angeordnet. Mit einer Anordnung außerhalb des Fahrwerkbauteils ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass der Missbrauchssensor außerhalb der Außenumfangsfläche des Fahrwerkbauteils angeordnet ist. Durch die Anordnung des Missbrauchssensors außerhalb des faserverstärkten Fahrwerkbauteils wird ein Austausch des Missbrauchssensors möglich, ohne dass dabei das Fahrwerkbauteil zerstört werden muss. Die zuvor beschriebene Anordnung des Missbrauchssensors hat weiterhin den Vorteil, dass in einer Serienfertigung immer gleiche Fahrwerkbauteile je nach Kundenwunsch optional mit oder ohne Missbrauchssensor ausgeliefert werden können. Dies ist bei einem Fahrwerkbauteil mit eingegossenem Missbrauchssensor gemäß DE 101 53 970 A1 nicht möglich, weil sich das Fahrwerkbauteil mit Missbrauchssensor von dem ohne Missbrauchssensor in Bezug auf Festigkeitseigenschaften und Masse unterscheidet, was darüber hinaus äußerlich nicht erkennbar ist (Verwechselungsgefahr). Der Missbrauchssensor kann mit oder ohne Berührung des Fahrwerkbauteils außerhalb desselben angeordnet sein. Bei einer berührenden Anordnung ist der Missbrauchssensor unmittelbar und bei einer berührungslosen Anordnung mittelbar an das Fahrwerkbauteil angebunden. Unter einem faserverstärkten Fahrwerkbauteil ist in diesem Zusammenhang ein Fahrwerkbauteil zu verstehen, das aus einem faserverstärkten Kunststoff, einem Fa- ser-Kunststoff-Verbund (FKV) oder einem Faserverbundkunststoff gebildet ist, wobei diese Kunststoffe jeweils wenigstens einen Anteil Kunststoffmatrix und einen Anteil Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern, aufweisen. Darüber hinaus kann das faserverstärkte Fahrwerkbauteil auch in einem Multimaterial- design (MMD, Misch bau weise aus verschiedenen Werkstoffen) ausgebildet sein, wobei das Fahrwerkbauteil zumindest teilweise faserverstärkt ausgeführt ist. Mit einer Missbrauchskraft ist eine nicht bestimmungsgemäß auf das Fahrwerkbauteil einwirkende Kraft gemeint, die aufgrund ihres Betrags und ggf. auch ihrer Richtung und/oder ihres Angriffspunktes bereits bei einmaliger Einwirkung tatsächlich oder mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer bleibenden Schädigung des Fahrwerkbauteils führt. Das Einwirken der Missbrauchskraft auf das Fahrwerkbauteil wird auch als Missbrauchsfall bezeichnet. Die Missbrauchskraft kann auch flächen bezogen auf das Fahrwerkbauteil einwirken und somit einen Anpressdruck darstellen. Nach dem Auftreten eines Missbrauchsfalls ist eine weitere Verwendung des faserverstärkten Fahrwerkbauteils nicht mehr zulässig.
Problematisch ist das Erkennen eines Missbrauchsfalls an dem faserverstärkten Fahrwerkbauteil selbst, weil dieses nach erfolgtem Einwirken und anschließender Rücknahme der Missbrauchslast, wie bereits erläutert, aufgrund elastischer Bauteileigenschaften häufig keine äußerlich sichtbaren Schädigungen aufweist. Im Zweifel ist der Zustand insbesondere erst bei einer fachmännischen Inaugenscheinnahme feststellbar. Insbesondere bei äußerlich nicht sichtbaren Schädigungen des faserverstärkten Fahrwerkbauteils ist der Missbrauchssensor von großem Nutzen, um Gefährdungen für den Straßenverkehr zu vermeiden. Bei Vorliegen eines Missbrauchsfalls wird durch den Missbrauchssensor ein Signal, insbesondere ein elektrisches Signal, an eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs abgegeben. Die Signalübertragung an die Steuereinheit erfolgt dabei vorzugsweise drahtgebunden, aber auch eine drahtlose Signalübertragung ist möglich. Bei Auftreten eines Missbrauchsfalls kann der Fahrer durch ein optisches Signal, beispielsweise in Form einer auffälligen Anzeige, darauf hingewiesen werden, wobei es sich vorzugsweise um eine bleibende Anzeige handelt, die nur durch eine Fachwerkstatt wieder aufgehoben werden kann. Alternativ oder ergänzend ist auch ein akustisches Signal vorstellbar. Zur Dokumentation kann darüber hinaus, u. a. aus Produkthaftungsgründen, eine Speicherung des Missbrauchsfalls in einen Fehlerspeicher vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend ist eine elektronische und/oder mechanische Sperrung einer Starteinrichtung oder eines Getriebes möglich, derart, dass der Fahrer das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb nehmen kann.
Bevorzugt weist der Missbrauchssensor eine Kraft-sensierende Oberfläche auf, die in ihrer Erstreckung der Oberfläche des Fahrwerkbauteils folgt und parallel zu dieser verläuft. Der parallele Abstand kann dabei relativ klein gewählt werden und beispielsweise durch den Missbrauchssensor selbst überbrückt sein, welcher beispielsweise stoffschlüssig mittels einer Klebung, an die Oberfläche des Fahrwerkbauteils angebunden sein kann. Bei dieser Ausgestaltung schmiegt sich die Kraft- sensierende Oberfläche quasi an den Konturverlauf der Fahrwerkbauteil-Oberfläche an, was insbesondere bei Fahrwerkbauteilen, die häufig zur Fahrbahn hin freiliegen, aerodynamisch günstig ist. Über die Kraft-sensierende Oberfläche wird der Missbrauchssensor direkt mit der Missbrauchskraft beaufschlagt und nicht indirekt über Wirkungen der Missbrauchskraft, wie dies beispielsweise bei Dehnungsmessstreifen (DMS) der Fall ist. Dadurch wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Sensierung erhöht. Die Missbrauchskraft wirkt zumindest im Wesentlichen senkrecht, also in Normalrichtung, auf die Kraft-sensierenden Oberfläche ein. Unter "sensieren" soll im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein reines Feststellen einer Krafteinwirkung, hervorgerufen durch die Missbrauchskraft und unabhängig von deren Betrag, verstanden werden.
Vorteilhaft deckt der Missbrauchssensor eine Projektionsfläche des Fahrwerkbauteils zumindest teilweise ab. Die Projektionsfläche ist in diesem Kontext als eine Fläche zu verstehen, die von parallelem Licht angestrahlt wird, das von einer ebenflächigen Lichtquelle ausgesendet wird. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung entspricht die ebenflächige Lichtquelle einem Untergrund, auf dem das Kraftfahrzeug fährt oder steht, beispielsweise einer Fahrbahn oder einer Parkplatzfläche, und die Projektionsfläche der Fläche des Fahrwerkbauteils im Einbauzustand, die von der Lichtquelle angestrahlt wird. Das faserverstärkte Fahrwerkbauteil ist im Bereich von dessen Projektionsfläche besonders durch den Eintrag von Missbrauchskräften im Sinne dieser Erfindung gefährdet. Derartige Missbrauchskräfte können beispielsweise durch Wagenheber eingetragen werden, die unsachgemäß an nicht hierfür vorgesehenen Fahrwerkbauteilen oder außerhalb von bestimmungsgemäßen Lasteinleitungsstellen angesetzt werden. Weiterhin können beim Rangieren durch übersehene Poller und bei Offroadfahrten durch Findlinge, Baumstümpfe o. ä. Missbrauchskräfte in Fahrwerkbauteile eingetragen werden. Neben erhabenen Bereichen der Projektionsfläche, die im Einbauzustand in Richtung Untergrund vorstehen, deckt der Missbrauchssensor insbesondere auch Bereiche der Projektionsfläche ab, die für ein unsachgemäßes Ansetzen eines Wagenhebers in Frage kommen könnten. Der Missbrauchssensor kann die vorgenannten, besonders gefährdeten Bereiche der Projektionsfläche dabei als einteiliger oder mehrteiliger Missbrauchssensor abdecken. Dabei kann z. B. auf streifenförmige Standardformen oder auch auf Sonderformen des Missbrauchssensors zurückgegriffen werden, die geometrisch auf die Projektionsfläche oder Teile davon abgestimmt sind.
Zweckmäßig ist der Missbrauchssensor als piezoresistiver Kraftsensor ausgebildet. Unter einem piezoresistiven Kraftsensor, der auch als piezoresistiver Drucksensor bezeichnet wird, ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein sich flächig erstreckender Missbrauchssensor zu verstehen, der unter Ausnutzung des piezoresistiven Effektes arbeitet. Der piezoresistive Effekt beschreibt die Veränderung des elektrischen Widerstands eines Materials infolge einer Kraft- oder Druckänderung. Demzufolge kann an einem piezoresistiven Kraftsensor bei Beaufschlagung desselben mit einer Kraft oder einem Druck ein Spannungssignal abgegriffen werden, das sich von einem bei Wegnahme dieser Kraft- oder Druckbelastung vorliegenden Spannungssignal unterscheidet. Die Kraft kann dabei punktuell oder flächig angreifen, wobei im letzteren Fall eine Druckbelastung vorliegt. Piezoresistive Kraftsensoren haben den Vorteil, dass sie eigensicher betrieben werden können, weil sie zum Überwachungsbetrieb eine permanente Spannungsversorgung benötigen und ein Ausfall dieser Spannungsversorgung, und somit ein Ausfall des piezoresistiven Kraftsensors, dem Fahrer des Kraftfahrzeugs auf einfache Weise signalisiert werden kann. Der piezorisistive Kraftsensor kann beispielsweise als kostengünstiger FSR- Foliendrucksensor ausgebildet sein, wobei die Bezeichnung FSR für "Force Sensing Resistor" steht. Dies sind druckempfindliche Widerstände, deren elektrischer Widerstand bei zunehmender, in normaler Richtung auf deren Kraft-sensierende Oberfläche ausgeübter Kraft abnimmt. Zur Detektion von Missbrauchskräften ist eine Realisierung mit ausgeprägter Schaltcharakteristik möglich. Der piezoresistive Kraftsensor dient insbesondere zur Erfassung von zumindest im Wesentlichen senkrecht auf dessen Kraft-sensierende Oberfläche einwirkenden Missbrauchskräften. Da die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors in ihrer Erstreckung der Oberfläche des Fahrwerkbauteils folgt und parallel zu dieser verläuft, dient der piezoresistive Kraftsensor zugleich auch zur Erfassung von Missbrauchslasten, die zumindest im Wesentlichen in Normalrichtung in das Fahrwerkbauteil eingetragen werden. Insbesondere ist der piezoresistive Kraftsensor als ein Foliensensor ausgebildet. Foliensensoren sind in nahezu beliebiger Form herstellbar und daher gut an die Kontur des faserverstärkten Fahrwerkbauteils anpassbar. Insbesondere ist der piezoresistive Kraftsensor als ein Foliensensor mit einer selbstklebenden Unterseite ausgebildet.
Dehnungsmessstreifen (DMS) haben sich für die zuvor beschriebene Anwendung bei faserverstärkten Bauteilen mit einem Anteil Kunststoff matrix und einem Anteil Verstärkungsfasern als nicht geeignet erwiesen. DMS-Applikationen auf Faserverbundwerkstoffen sind im Allgemeinen von komplexerer Natur als dies bei metallischen Werkstoffen der Fall ist. Das liegt an den zahlreichen variablen Einflussgrößen, die gewöhnlich berücksichtigt werden müssen; u. a. richtungsabhängige Materialkennwerte wie z. B. Festigkeit, Elastizitäts-Modul, Poisson'sche Zahl und thermischer Ausdehnungskoeffizient. Materialoberflächen von faserverstärkten Serienbauteilen, auf die DMS zu kleben sind, unterscheiden sich in Rauhigkeit und Textur oft stark. Auch die Interpretation von Messwerten, die bei einer solchen DMS-Applikation gewonnen werden, kann aufgrund von Inhomogenitäten innerhalb des Faser- Kunststoff-Verbundes (FKV) fehlerhaft sein. Die Feststellung von Missbrauchsfällen bei faserverstärkten Bauteilen mittels DMS-Applikationen ist daher allenfalls unter Laborbedingungen einigermaßen aussagefähig. Für eine sichere Aussage über das Vorliegen von Missbrauchsfällen bei faserverstärkten Serien-Fahrwerkbauteilen mit einer toleranzbedingten Streuung von Abmessungen, Oberflächenbeschaffenheit und Materialeigenschaften sind Missbrauchssensoren auf Basis von DMS allerdings nicht geeignet.
Vorteilhaft liegt die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors frei. Dabei kann die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors in Einbaulage zum Untergrund hin vollständig freiliegen oder nicht berührend abgedeckt sein. Dadurch wird vermieden, dass die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors durch berührend anliegende Nachbarbauteile während des Fahrbetriebs kraft- oder druckbeaufschlagt wird und dies zur Anzeige eines nicht vorliegenden Missbrauchsfalls führt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Missbrauchssensor durch eine Abdeckung aus einem nachgiebigen Material geschützt. Da der Missbrauchssensor im Einbauzustand auf der dem Untergrund zugewandten Projektionsfläche des faserverstärkten Fahrwerkbauteils angeordnet ist, besteht die Gefahr, dass der Missbrauchssensor im Fahrbetrieb durch Steinschlag, Streusalzeinwirkung oder ähnliche Einflüsse geschädigt wird. Auch bei stehendem Kraftfahrzeug sind Beschädigungen des Missbrauchssensors möglich, beispielsweise durch Vandalismus. Das Risiko derartiger Schädigungen des Missbrauchssensors kann durch die Abdeckung minimiert werden, wobei die Abdeckung vorteilhaft stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Klebung, wasserdicht an das Fahrwerkbauteil angebunden ist. Auf diese Weise ist ein Schutz des Missbrauchssensors vor Korrosion, Spritzwasser und sogar Strahlwasser möglich. Zugleich wird die Oberfläche des faserverstärkten Fahrwerkbauteils durch die Abdeckung geschützt, beispielsweise vor einer mechanischen Beschädigung oberflächennaher Verstärkungsfasern durch Steinschlag. Derartige Oberflächenschäden sind Materialkerben, von denen Risse ausgehen und fortschreiten können. Eine Einwirkung von Spritzwasser mit darin gelöstem Streusalz auf solche Oberflächenschäden kann das Alterungs- und Bruchverhalten des faserverstärkten Fahrwerkbauteils zusätzlich negativ beeinflussen.
Die Abdeckung besteht bevorzugt aus einem nachgiebigen Material, das elastische oder duktile Eigenschaften aufweist, aber nicht spröde ist. Günstig ist die Abdeckung aus einem Kunststoff gebildet, insbesondere aus einem Elastomer, das sich beim Applizieren auf die Oberfläche des Fahrwerkbauteils gut an diese anlegt und toleranzbedingte, kleine Oberflächenunregelmäßigkeiten ausgleicht. Die Abdeckung in Kunststoff oder Elastomer auszuführen, hat darüber hinaus den Vorteil, dass eine betragsmäßig immer gleich große, aber über unterschiedlich große und unterschiedlich geformte Flächen auf die Abdeckung einwirkende Missbrauchskraft in Bezug auf die Stärke der Beaufschlagung der Kraft-sensierenden Oberfläche des Missbrauchssensors egalisiert wird. So führt beispielsweise eine gleich große Missbrauchskraft, die alternativ über einen abgerundeten Poller oder eine flächige Wagenheberaufnahme in die Abdeckung eingeleitet wird, zu einer zumindest annähernd gleichen Beaufschlagung der Kraft-sensierenden Oberfläche, weil der Poller und die Wagenheberaufnahme nicht direkt auf die Kraft-sensierende Oberfläche einwirken sondern unter Zwischenschaltung der nachgiebigen Abdeckung.
Die Abdeckung ist im Umrissquerschnitt vorteilhaft trapezförmig ausgebildet, derart, dass sich die Abdeckung von dem Fahrwerkbauteil weg verjüngt. Unter einem Umrissquerschnitt ist in diesem Zusammenhang die Querschnittsfläche ohne Berücksichtigung von Innenkonturen zu verstehen. Eine Abdeckung, die im unbelasteten Zustand beispielsweise einen rechteckigen Umrissquerschnitt aufweist, neigt dazu, bei Belastung mit der Missbrauchskraft an den Seiten auszubauchen. Dies ist bei der trapezförmigen Abdeckung nicht oder nur in geringem Umfang der Fall. Die trapezförmige Abdeckung ist darüber hinaus aerodynamisch günstig. Bei der rechteckigen Abdeckung besteht darüber hinaus die Gefahr, dass diese, beispielsweise beim Rangieren des Kraftfahrzeuges, durch umherliegende Äste, Buschwerk o. ä. zumindest teilweise von dem Fahrwerkbauteil abgelöst wird. Einen besseren Schutz bietet hier die trapezförmige Abdeckung, weil Äste, Buschwerk usw. schlecht angreifen können, sondern abgestreift werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors zu der Abdeckung hin gewandt ist. Zugleich ist die Kraft- sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors von der Abdeckung beabstandet angeordnet, was in diesem Zusammenhang so zu verstehen ist, dass die Kraft- sensierende Oberfläche von mindestens einer Wandung der Abdeckung beabstandet überdeckt ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Missbrauchssensor fälschlicherweise das Vorliegen eines Missbrauchsfalls detektiert, wenn auf die aus nachgiebigen Material hergestellte Abdeckung von außen eine geringe und für das Fahrwerkbauteil unkritische Kraft einwirkt, beispielsweise hervorgerufen durch eine Waschbürste oder einen Hochdruckreiniger-Strahl. Die Beabstandung zwischen der Kraft-sensierenden Oberfläche und der Abdeckung kann einerseits so ausgebildet sein, dass der Missbrauchssensor unterhalb der Abdeckung angeordnet ist - also von der Abdeckung insgesamt überdeckt wird. Alternativ kann der Missbrauchssensor auch innerhalb einer im Querschnitt mehrwandig ausgebildeten Abdeckung angeordnet sein. Die Kraft-sensierende Oberfläche folgt dabei in ihrer Erstreckung immer der Oberfläche des Fahrwerkbauteils und erstreckt sich parallel zu dieser.
Bevorzugt ist der Missbrauchssensor beabstandet zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils angeordnet und zugleich an die Abdeckung angebunden. Vorteilhaft ist der Missbrauchssensor dabei stoffschlüssig mittels einer Klebeverbindung an die Abdeckung angebunden. Auf diese Weise ist der Missbrauchssensor berührungslos an das Fahrwerkbauteil angebunden und zugleich mittelbar mit diesem verbunden. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft, wenn das faserverstärkte Fahrwerkbauteil beispielsweise als ein Federelement mit Oberflächenbereichen ausgebildet ist, die im Fahrbetrieb Dehnungen und/oder Stauchungen erfahren. Bei einer solchen Ausgestaltung könnte durch einen direkt auf die Oberfläche des Fahrwerkbauteils geklebten Missbrauchssensor ein nicht vorliegender Missbrauchsfall signalisiert werden, weil durch die vorgenannten Dehnungen und/oder Stauchungen Kräfte in den aufgeklebten Missbrauchssensor eingeleitet werden, die aufgrund des piezoresistiven Effekts zu einer Veränderung des elektrischen Widerstands des Missbrauchssensors führen. Aufgrund der mittelbaren Anbindung des Missbrauchssensors an das Fahrwerkbauteil werden die Dehnungen und/oder Stauchungen durch die zwischen den beiden Bauteilen angeordnete, nachgiebige Abdeckung lediglich in abgeschwächter Form auf den Missbrauchssensor übertragen, wodurch die Gefahr des Signalisierens nicht vorliegender Missbrauchsfälle stark reduziert wird.
Gemäß einer ersten Alternative ist der Abstand zwischen dem Missbrauchssensor und der Oberfläche des Fahrwerkbauteils durch eine Wandung der Abdeckung über- brückt. Dadurch, dass zwischen der Oberfläche des Fahrwerkbauteils und dem Missbrauchssensor eine Wandung der aus nachgiebigem Material gebildeten Abdeckung angeordnet ist, werden die zuvor beschriebenen Dehnungen und/oder Stauchungen nicht oder nur stark abgeschwächt in den Missbrauchssensor eingetragen, wodurch ein unerwünschtes Signalisieren nicht vorhandener Missbrauchsfälle vermeiden wird. Die Abdeckung kann über deren Längserstreckung einen Kanal, insbesondere einen umfänglich geschlossenen Kanal, zur Aufnahme des Missbrauchssensors aufweisen. In diesem Fall wird der Kanal zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils hin durch die vorgenannte Wandung begrenzt, wobei der Missbrauchssensor mit dessen Unterseite innerhalb des Kanals auf diese Wandung aufgeklebt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Abdeckung zusammen mit dem Missbrauchssensor als eine vorkonfektionierte Baueinheit ausgeführt werden, wodurch der Montageaufwand reduziert wird.
Gemäß einer zweiten Alternative ist die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils hin gewandt und zugleich von dieser beabstandet. Bei dieser Ausgestaltung kann die Abdeckung zusammen mit dem Missbrauchssensor ebenfalls als vorkonfektionierte Baueinheit ausgeführt werden. Der Missbrauchssensor kann dabei ebenfalls in einem Kanal, insbesondere in einem umfänglich geschlossenen Kanal, der Abdeckung angeordnet sein. Vorteilhaft ist der Missbrauchssensor allerdings in einer zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils hin offenen Längsnut der Abdeckung angeordnet. Insbesondere ist der Missbrauchssensor mit dessen selbstklebend ausgebildeter Unterseite an einem sich parallel zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils erstreckenden Nutgrund der Längsnut befestigt. Da die Längsnut zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils hin offen ausgebildet ist, kann der selbstklebende Missbrauchssensor mit wenig Aufwand auf den Nutgrund geklebt werden. Die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors liegt zu der Oberfläche des Fahrwerkbauteils hin frei.
Vorteilhaft ist das Fahrwerkbauteil als eine faserverstärkte Achsstrebe, eine faserverstärkte Torsionsfeder eines Wankstabilisators, ein faserverstärkter unterer Querlenker einer Einzelradaufhängung oder als eine faserverstärkte Blattfeder ausgebildet. Die faserverstärkte Torsionsfeder ist dabei vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, kann aber alternativ auch massiv ausgeführt sein. Die faserverstärkte Blattfeder kann als Längsblattfeder oder als Querblattfeder ausgebildet sein. Auch eine Ausführung des Fahrwerkbauteils als faserverstärkte Lenkstange oder faserverstärkte Spurstange ist möglich. Der Missbrauchssensor ist an diesen Fahrwerkbauteilen im Einbauzustand jeweils auf der dem Untergrund zugewandten Projektionsfläche in der zuvor beschriebenen Weise angeordnet.
Vorzugsweise ist der Missbrauchssensor zwischen dem Fahrwerkbauteil und dem Angriffspunkt der Missbrauchskraft angeordnet. Der Missbrauchssensor wird also von der Wirkungslinie der Missbrauchskraft durchdrungen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine auf das Fahrwerkbauteil einwirkende Missbrauchslast auch tatsächlich auf die Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors einwirkt und dadurch das Vorliegen eines Missbrauchsfalls angezeigt wird.
Zweckmäßig spricht der Missbrauchssensor erst nach Überschreiten einer für das Fahrwerkbauteil unkritischen Vorlast nach Art eines Schalters an. Dadurch wird eine Signalisierung von nicht vorliegenden Missbrauchsfällen vermieden und im Falle eines tatsächlich vorliegenden Missbrauchsfalls dieses eindeutig und klar angezeigt. Die Vorlast wird insbesondere durch die Abdeckung aus einem nachgiebigen Material aufgenommen. Dazu ist die Abdeckung derart ausgelegt, dass das Aufbringen der Vorlast zu einer Verformung der den Missbrauchssensor schützenden Abdeckung führt. Wenn die im Ausgangszustand freiliegende Kraft-sensierende Oberfläche des Missbrauchssensors durch die Vorlast je nach Ausführungsvariante gegen die Oberfläche des Fahrwerkbauteils gedrückt oder von einer Innenfläche der Abdeckung kraft- oder druckbeaufschlagt wird, sendet der Missbrauchssensor ein Signal für das Vorliegen eines Missbrauchsfalls an die Steuereinheit des Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem faserverstärkten Fahrwerkbauteil wie zuvor beschrieben, wobei der Missbrauchssensor im Einbauzustand im Kraftfahrzeug zumindest im Wesentlichen dem Untergrund zugewandt ist. Wie bereits ausgeführt, stellt der Untergrund die jeweils vorliegende Fläche dar, auf der das Kraftfahrzeug zum Betrachtungszeitpunkt fährt oder steht. Der Untergrund kann daher beispielsweise eine Fahrbahn oder ein Parkplatzfläche sein, aber auch ein Off- roadgelände. Der Missbrauchssensor deckt die dem Untergrund zugewandte Projektionsfläche des Fahrwerkbauteils zumindest teilweise ab und ist somit selbst dem Untergrund zugewandt, weil mögliche Missbrauchskräfte in aller Regel vom Untergrund aus auf das faserverstärkte Fahrwerkbauteil einwirken.
Bevorzugt ist der Missbrauchssensor geeignet, eine bei stehendem oder langsam fahrendem Kraftfahrzeug langsam anschwellend in die Oberfläche des Fahrwerkbauteils eingetragene Missbrauchskraft zu erfassen. Beim Rangieren, beispielsweise in unbekannter Umgebung und/oder bei Dunkelheit oder schlechter Sicht besteht ein erhöhtes Risiko, unbewusst gegen ein stehendes Hindernis zu fahren und dabei unbemerkt eine Missbrauchslast in das Fahrwerkbauteil einzuleiten. Auch kann es vorkommen, dass bei Reifenpannen aus Unwissenheit und/oder Platzmangel in Verbindung mit Termindruck, insbesondere bei Lastkraftwagen, Wagenheber an nicht dafür ausgelegten faserverstärkten Fahrwerkbauteilen angesetzt werden und dort auf diese Weise unbewusst Missbrauchskräfte einleitet werden. Durch den Missbrauchssensor werden auch solche Missbrauchsfälle detektiert, die dem Fahrer verborgen geblieben sind. Dies führt allgemein zu einer Erhöhung der Verkehrssicherheit.
Vorteilhaft ist der Missbrauchssensor sowohl im Fahrbetrieb als auch im Schlummerbetrieb des Fahrzeugs betreibbar. Dadurch wird eine kontinuierliche Überwachung der faserverstärkten Fahrwerkbauteile ermöglicht und es können auch Missbrauchsfälle detektiert werden, die bei ausgeschalteter Zündung (Schlummerbetrieb) auftreten - beispielsweise infolge einer durch einen Wagenheber während eines Radwechsels eingeleiteten Missbrauchskraft. Da der Missbrauchssensor, insbesondere wenn dieser als piezoresistiver Kraftsensor ausgebildet ist, zum Betrieb nur eine sehr geringe Stromaufnahme benötigt, stellt der Schlummerbetrieb des Missbrauchssensors für die Fahrzeugbatterie nur eine sehr geringe Belastung dar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Dabei zeigt: Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben einen Teil eines Fahrwerks mit einem als Achstrebe ausgebildeten Fahrwerkbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in einer Seitenansicht das Fahrwerkbauteil aus Figur 1 ;
Fig. 3 in einer Unteransicht das Fahrwerkbauteil aus Figur 2;
Fig. 4 in einer Schnittdarstellung das Fahrwerkbauteil aus Figur 2 gemäß dem dort angegebenen Schnittverlauf A - A sowie in einer Detaillierung einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus der Schnittdarstellung;
Fig. 5 in einer Schnittdarstellung analog zu Figur 4 das Fahrwerkbauteil in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 in einer Schnittdarstellung das Fahrwerkbauteil aus Figur 5 im belasteten Zustand;
Fig. 7 in einer Schnittdarstellung analog zu Figur 4 das Fahrwerkbauteil in einer dritten Ausführungsform;
Fig. 7a in einer Schnittdarstellung analog zu Figur 4 das Fahrwerkbauteil in einer vierten Ausführungsform;
Fig. 8 in einer Schnittdarstellung analog zu Figur 4 das Fahrwerkbauteil in einer fünften Ausführungsform;
Fig. 9 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten einen Teil eines Fahrwerks mit einem als Wankstabilisator ausgebildeten Fahrwerkbauteil;
Fig. 10 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben einen Teil eine Einzelradaufhängung mit einem als unterer Querlenker ausgebildeten Fahrwerkbauteil und Fig. 11 in einer Seitenansicht einen Teil eines Fahrwerks mit einem als Längsblattfeder ausgebildeten Fahrwerkbauteil.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Fahrwerks 1 eines Kraftfahrzeugs 2 dargestellt, wobei das Kraftfahrzeug als ein Lastkraftwagen 2 ausgebildet ist. Das Fahrwerk 1 weist ein als Achstrebe 3 ausgebildetes, faserverstärktes Fahrwerkbauteil auf. Ein Wagenheber 4, der sich auf einem als Parkplatzfläche 5 ausgebildeten Untergrund abstützt, drückt gegen die Unterseite der für ein seitliches Anheben des Fahrwerks 1 nicht vorgesehenen und auch nicht ausgelegten Achsstrebe 3. Dabei wird die Achsstrebe 3 mit einer Missbrauchskraft F beaufschlagt, die zu einer Schädigung der Achsstrebe 3 führt, derart, dass eine Weiterfahrt des Lastkraftwagens 2 ein Sicherheitsrisiko darstellen würde. Ein in Fig. 2 dargestellter Missbrauchssensor 8 ist im Einbauzustand im Kraftfahrzeug 2 zumindest im Wesentlichen dem Untergrund 5 zugewandt. Der Missbrauchssensor 8 ist geeignet, die bei stehendem oder langsam fahrendem Kraftfahrzeug 2 langsam anschwellend in die Oberfläche 9 des Fahrwerkbauteils 3 eingetragene Missbrauchskraft F zu erfassen. Der Missbrauchssensor 8 ist dabei sowohl im Fahrbetrieb als auch im Schlummerbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 betreibbar.
Fig. 2 zeigt die Achsstrebe 3, die in einer Mischbauweise aus verschiedenen Werkstoffen ausgeführt ist und endseitige Lagerbereiche 6 aus Aluminium sowie dazwischenliegend einen glasfaserverstärkten Verbindungsabschnitt 7 aufweist. Die Unterseite der Achsstrebe 3 ist mit dem außerhalb der Achsstrebe 3 angeordneten Missbrauchssensor 8 zur Detektion von Missbrauchskräften versehen. Der Missbrauchssensor 8 erstreckt sich über die gesamte Länge der Achsstrebe 3 und ist über eine Klebeverbindung mit der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 verbunden. Bei dem Missbrauchssensor 8 handelt es sich um einen piezoresistiven Kraftsensor 8, der als selbstklebender Foliendrucksensor ausgeführt ist, wobei die Missbrauchskraft F in diesem Fall unmittelbar und senkrecht auf den Missbrauchssensor 8 einwirkt. Bei Vorliegen eines durch den Missbrauchssensor 8 detektierten Missbrauchsfalls gibt der Missbrauchssensor 8 drahtgebunden ein elektrisches Signal an eine Steuereinheit des Lastkraftwagens 2 weiter. Die drahtgebundene Signalübertragung erfolgt dabei über zwei mit dem Missbrauchssensor 8 kontaktverbundene Anschlussdrähte 10. In Fig. 3 ist eine Projektionsfläche 11 zu erkennen, wobei es sich bei der Projektionsfläche 11 um den Teil der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 handelt, die bei einem Blick von dem als Parkplatzfläche 5 ausgebildeten Untergrund auf die Achsstrebe 3 sichtbar ist. Der Missbrauchssensor 8, der sich über die gesamte Länge und einen mittleren Teil der Breite der Achsstrebe 3 erstreckt, deckt die Projektionsfläche 11 der Achsstrebe 3 teilweise ab. Eine solche teilweise Flächenabdeckung stellt unter Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten ein gutes Ergebnis dar, weil die meisten in Frage kommenden Missbrauchsfälle, wie beispielsweise der durch den zuvor beschriebenen, unsachgemäß angesetzten Wagenheber 4, auf diese Weise abgedeckt sind.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Achsstrebe 3 und aus diesem Schnitt in vergrößerter Darstellung die Unterseite der Achsstrebe 3 an der Stelle, an der der piezore- sistive Kraftsensor 8 an die Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 angebunden ist. Die durch den Wagenheber 4 aufgebrachte Missbrauchskraft F wird über eine zur Umgebung hin frei liegende, Kraft-sensierende Oberfläche 12 des Missbrauchssensors 8 in diesen eingetragen. Der piezoresistive Kraftsensor 8 weist über dessen Längserstreckung eine konstante Dicke auf, wodurch die Kraft-sensierende Oberfläche 12 in ihrer Erstreckung der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 folgt und parallel beabstandet zu dieser verläuft.
In dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Missbrauchssensor 8 in gleicherweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel über eine Klebeverbindung an die Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 angebunden. Allerdings liegt der piezoresistive Kraftsensor 8 in diesem Fall nicht zur Umgebung hin frei, sondern ist durch eine Abdeckung 13 aus einem nachgiebigen Material geschützt. Die wasserdicht auf die Oberfläche 9 des faserverstärkten Achsstrebe 3 aufgeklebte Abdeckung 13 besteht aus einem Elastomer und weist eine zu der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 hin offene, im Querschnitt rechteckig ausgebildete Längsnut 14 auf. Im unbelasteten Zustand der Achsstrebe 3 erstreckt sich der Nutgrund 15 dieser Längsnut 14 parallel beabstandet zu der Kraft-sensierenden Oberfläche 12 des Missbrauchssensors 8. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, sind im Missbrauchsfall zwischen der Missbrauchskraft F des Wagenhebers 4 und der Achsstrebe 3 der piezoresistive Kraftsensor 8 und die diesen schützende Abdeckung 13 angeordnet. Die Wirkungslinie 16 der Missbrauchskraft F verläuft durch einen Angriffspunkt 17, in dem die Missbrauchskraft F in die Abdeckung 13 eingeleitet wird. Darüber hinaus erstreckt sich die Wirkungslinie 16 senkrecht, also in Normalrichtung, zu der Kraft-sensierenden Oberfläche 12 des piezoresistiven Kraftsensors 8. Durch die Missbrauchskraft F wird die aus elastome- rem Material gebildete Abdeckung 13 im Bereich der Längsnut 14 zusammengedrückt, wodurch der Nutgrund 15 gegen die Kraft-sensierende Oberfläche 12 des piezoresistiven Kraftsensors 8 gedrückt wird. Durch diese indirekte Beaufschlagung des piezoresistiven Kraftsensors 8 wird das Vorliegen des Missbrauchsfalls erkannt und über die Anschlussdrähte 10 ein entsprechendes elektrisches Signal an eine Steuereinheit des Lastkraftwagens 2 abgesetzt.
In dem in Fig. 7 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist der Missbrauchssensor 8 mit dessen selbstklebend ausgebildeter Unterseite 18 an dem sich parallel beabstandet zu der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 erstreckenden Nutgrund 15 der Längsnut 14 befestigt. Der Missbrauchssensor 8 ist sozusagen außerhalb des Fahrwerkbauteils 3 berührungslos an dasselbe angebunden und zugleich mittelbar über die Abdeckung 13 mit dem Fahrwerkbauteil 3 verbunden. Die Kraft-sensierende Oberfläche 12 des piezoresistiven Kraftsensors 8 ist zu der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 hin gewandt und zugleich von dieser freiliegend beabstandet. Die Abdeckung 13 ist zusammen mit dem piezoresistiven Kraftsensor 8 als vorkonfektionierte Baueinheit ausgeführt. Bei Einleitung einer Missbrauchskraft F wird die Kraft- sensierende Oberfläche 12 gegen die Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 gedrückt und auf diese Weise das Vorliegen eines Missbrauchsfalls detektiert.
Das in Fig. 7a dargestellte vierte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Abdeckung als eine trapezförmige Abdeckung 113 ausgebildet ist, die sich von dem als Achsstrebe 3 ausgebildeten Fahrwerkbauteil weg verjüngt. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, neigt eine Abdeckung, die im unbelasteten Zustand einen rechteckigen Umrissquerschnitt aufweist (Fig. 5) dazu, bei mittiger Belastung mit der Missbrauchskraft F an den Seiten auszubauchen. Dies ist bei der trapezförmigen Abde- ckung 113 nicht oder nur in geringem Umfang der Fall. Die trapezförmige Abdeckung 113 verjüngt sich insbesondere in ihrem Umrissquerschnitt von dem Fahrwerkbauteil 3 weg, wobei unter dem Umrissquerschnitt in diesem Zusammenhang die Querschnittsfläche ohne Berücksichtigung von Innenkonturen, wie beispielsweise der Längsnut 14, zu verstehen ist.
Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem der als piezore- sistiver Kraftsensor 8 ausgebildete Missbrauchssensor beabstandet zu der Oberfläche 9 des als Achsstrebe 3 ausgebildeten Fahrwerkbauteils angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 und dem piezoresistiven Kraftsensor 8 ist dabei durch eine Wandung 19 der Abdeckung 13 überbrückt. Zugleich ist der piezoresistive Kraftsensor 8 zwischen der Achsstrebe 3 und dem Angriffspunkt 17, in dem die Missbrauchskraft F in die Abdeckung 13 eingeleitet wird, derart angeordnet, dass die Wirkungslinie 16 der Missbrauchskraft F durch den piezoresistiven Kraftsensor 8 verläuft. Die Wirkungslinie 16 erstreckt sich wiederum senkrecht, also in Normalrichtung, zu der Kraft-sensierenden Oberfläche 12 des piezoresistiven Kraftsensors 8, der mit seiner selbstklebenden Unterseite 18 auf die Wandung 19 aufgeklebt ist.
Die Abdeckung 13 weist in ihrem Inneren einen umfänglich geschlossenen Kanal 20 auf, der sich in Längsrichtung der Abdeckung 13 erstreckt und in dem der piezoresistive Kraftsensor 8 angeordnet ist. Der Kanal 20 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und ist zu der Achsstrebe 3 hin durch die Wandung 19 begrenzt. Die Kraft-sensierende Oberfläche 12 des piezoresistiven Kraftsensors liegt frei und ist beabstandet zu einer Wandung des Kanals 20 angeordnet, die sich parallel zu der Oberfläche 9 der Achsstrebe 3 erstreckt. Somit ist die Kraft-sensierende Oberfläche 12 des piezoresistiven Kraftsensors 8 zu der Abdeckung 13 hin gewandt und zugleich von dieser beabstandet angeordnet.
Fig. 9 zeigt einen Teil eines Fahrwerks 21 , das einem Lastkraftwagen zugeordnet ist. Eine Starrachse 22 des Fahrwerks 21 ist auf beiden Fahrzeugseiten jeweils über einen Luftfederbalgträger 23 an einen zwei Längsträger 24 aufweisenden Rahmen des Fahrwerks 21 angebunden. Der Luftfederbalgträger 23 ist relativ stabil ausgeführt und weist herstellerseitig vorgegebene und am Bauteil markierte Aufnahmestellen zur ordnungsgemäßen Abstützung eines Wagenhebers auf. Darüber hinaus weist das Fahrwerk 21 ein als Wankstabilisator 25 ausgebildetes Fahrwerkbauteil mit einer faserverstärkten, rohrförmigen Torsionsfeder 26 auf. Da es im Alltagsbetrieb vorkommen kann, das der Wagenheber aus Unkenntnis an der dafür nicht ausgelegten Torsionsfeder 26 angesetzt wird, ist an einer dem Untergrund zugewandten Projektionsfläche der faserverstärkten Torsionsfeder 26 ein Missbrauchssensor 27 zur De- tektion einer durch den Wagenheber eingetragenen Missbrauchskraft F vorgesehen.
Eine in Fig. 10 gezeigte Einzelradaufhängung 28 eines Lastkraftwagens weist ein faserverstärktes Fahrwerkbauteil auf, welches als faserverstärkter unterer Querlenker 29 ausgebildet ist. Außerhalb des Querlenkers 29 sind mehrere, nicht sichtbare Missbrauchssensoren zur Detektion von Missbrauchskräften angeordnet, die über einen irrtümlich an den faserverstärkten unteren Querlenker 29 angesetzten Wagenheber in den Querlenker 29 eingeleitet werden. Die Missbrauchssensoren sind als selbstklebende piezoresistive Kraftsensoren ausgebildet und auf eine dem Untergrund zugewandte Projektionsfläche des Querlenkers 29 aufgeklebt. Auch eine faserverstärkte Spurstange 30 und eine faserverstärkte Lenkstange 31 können jeweils an deren dem Untergrund zugewandten Projektionsflächen optional mit einem Missbrauchssensor zur Detektion von Missbrauchskräften versehen sein.
Fig. 11 zeigt einen Teil eines weiteren Fahrwerks 32, das ein als Längsblattfeder 33 ausgebildetes, faserverstärktes Fahrwerkbauteil zur Abstützung und Führung einer Starrachse 34 aufweist. Auf der dem Untergrund zugewandten Unterseite der Längsblattfeder 33 ist ein als piezoresistiver Kraftsensor 35 ausgebildeter Missbrauchssensor zur Detektion einer Missbrauchskraft F appliziert. Bezugszeichen Fahrwerk
Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen
faserverstärktes Fahrwerkbauteil, faserverstärkte Achsstrebe Wagenheber
Untergrund, Parkplatzfläche
Lagerbereich
Verbindungsabschnitt
Missbrauchssensor, piezoresistiver Kraftsensor
Oberfläche
Anschlussdraht
Projektionsfläche
Kraft-sensierende Oberfläche
Abdeckung
Längsnut
Nutgrund
Wirkungslinie
Angriffspunkt
Unterseite
Wandung
Kanal
Fahrwerk
Starrachse
Luftfederbalgträger
Längsträger
Wankstabilisator
faserverstärkte Torsionsfeder
Missbrauchssensor
Einzelradaufhängung
faserverstärkter unterer Querlenker
Spurstange
Lenkstange Fahrwerk
faserverstärkte Blattfeder, faserverstärkte Längsblattfeder Starrachse
piezoresistiver Kraftsensor
trapezförmige Abdeckung Missbrauchskraft

Claims

Patentansprüche
1. Faserverstärktes Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) für ein Kraftfahrzeug (2), das Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) aufweisend einen Missbrauchssensor (8) zur Detekti- on von Missbrauchskräften (F), dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) außerhalb des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) angeordnet ist.
2. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) eine Kraft-sensierende Oberfläche (12) aufweist, die in ihrer Erstreckung der Oberfläche (9) des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) folgt und parallel zu dieser verläuft.
3. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) eine Projektionsfläche (11 ) des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) zumindest teilweise abdeckt.
4. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor als piezoresistiver Kraftsensor (8) ausgebildet ist.
5. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft-sensierende Oberfläche (12) des Missbrauchssensors (8) freiliegt.
6. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) durch eine Abdeckung (13, 113) aus einem nachgiebigen Material geschützt ist.
7. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft-sensierende Oberfläche (12) des Missbrauchssensors (8) zu der Abdeckung (13, 113) hin gewandt ist.
8. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) beabstandet zu der Oberfläche (9) des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) angeordnet und zugleich an die Abdeckung (13, 113) angebunden ist.
9. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Missbrauchssensor (8) und der Oberfläche (9) des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) durch eine Wandung (19) der Abdeckung (13) überbrückt ist.
10. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft-sensierende Oberfläche (12) des Missbrauchssensors (8) zu der Oberfläche (9) des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) hin gewandt ist.
11. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerkbauteil als eine faserverstärkte Achsstrebe (3), eine faserverstärkte Torsionsfeder (26) eines Wankstabilisators (25), ein faserverstärkter unterer Querlenker (29) einer Einzelradaufhängung (28) oder als eine faserverstärkte Blattfeder (33) ausgebildet ist.
12. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) zwischen dem Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) und dem Angriffspunkt (17) der Missbrauchskraft (F) angeordnet ist.
13. Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) erst nach Überschreiten einer für das Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) unkritischen Vorlast nach Art eines Schalters anspricht.
14. Kraftfahrzeug (2) mit einem faserverstärkten Fahrwerkbauteil (3, 26, 29, 33) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) im Einbauzustand im Kraftfahrzeug (2) zumindest im Wesentlichen dem Untergrund (5) zugewandt ist.
15. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) geeignet ist, eine bei stehendem oder langsam fahrendem Kraftfahrzeug langsam anschwellend in die Oberfläche (9) des Fahrwerkbauteils (3, 26, 29, 33) eingetragene Missbrauchskraft (F) zu erfassen.
16. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Missbrauchssensor (8) sowohl im Fahrbetrieb als auch im Schlummerbetrieb des Kraftfahrzeugs betreibbar ist.
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