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