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DE102021106171B4 - Composite component with sensor wire - Google Patents

Composite component with sensor wire Download PDF

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DE102021106171B4
DE102021106171B4 DE102021106171.7A DE102021106171A DE102021106171B4 DE 102021106171 B4 DE102021106171 B4 DE 102021106171B4 DE 102021106171 A DE102021106171 A DE 102021106171A DE 102021106171 B4 DE102021106171 B4 DE 102021106171B4
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sensor wire
composite component
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wire
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Julius Rausch
Oliver Stoll
Frieder Uerlings
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Audi AG
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil (100) für ein Kraftfahrzeug, welches einen Grundkörper (110) und wenigstens einen im Grundkörper (110) oder auf dessen Oberfläche angeordneten elektrisch leitfähigen Sensordraht (140) aufweist, wobei am Grundkörper (110) mehrere Kontaktierungsstellen (115a, 115b) zur elektrischen Kontaktierung des Sensordrahts (140) vorgesehen sind. Der Sensordraht (140) ist an wenigstens einer Kontaktierungsstelle (115a, 115b) mit wechselnden Richtungen mehrfach nebeneinander und/oder übereinander angeordnet wodurch an dieser Kontaktierungsstelle (115a, 115b) eine lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts (140) gebildet ist. An der Kontaktierungsstelle (115a, 115b) ist auch wenigstens ein mit dem Sensordraht (140) elektrisch verbundenes Metallplättchen angeordnet, wobei der Sensordraht (140) mit dem Metallplättchen vernäht ist.Die Erfindung betrifft ferner ein Unterbodenbauteil für ein Kraftfahrzeug, welches als derartiges Verbundbauteil (100) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Schraube oder Niet (150) für die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts (140).The invention relates to a composite component (100) for a motor vehicle, which has a base body (110) and at least one electrically conductive sensor wire (140) arranged in the base body (110) or on its surface, with a plurality of contact points (115a, 115b) are provided for electrical contacting of the sensor wire (140). The sensor wire (140) is arranged at least one contact point (115a, 115b) in alternating directions next to and/or on top of one another, resulting in a locally dense arrangement of the sensor wire (140) at this contact point (115a, 115b). At least one small metal plate electrically connected to the sensor wire (140) is also arranged at the contacting point (115a, 115b), the sensor wire (140) being sewn to the small metal plate. The invention also relates to an underbody component for a motor vehicle which, as such a composite component ( 100) is formed. The invention also relates to the use of a screw or rivet (150) for making electrical contact with the sensor wire (140).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, welches einen Grundkörper und wenigstens einen im Grundkörper oder auf dessen Oberfläche angeordneten elektrisch leitfähigen Sensordraht aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Unterbodenbauteil für ein Kraftfahrzeug, welches als derartiges Verbundbauteil ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Schraube oder einer Niet für die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts an einem solchen Verbund- bzw. Unterbodenbauteil.The invention relates to a composite component for a motor vehicle, which has a base body and at least one electrically conductive sensor wire arranged in the base body or on its surface. The invention also relates to an underbody component for a motor vehicle, which is designed as a composite component of this type. The invention also relates to the use of a screw or a rivet for making electrical contact with the sensor wire on such a composite or underbody component.

Ein Verbundbauteil im Sinne der Erfindung ist ein für die Verwendung an Kraftfahrzeugen vorgesehenes Bauteil (wie bspw. ein Karosserie-, Struktur-, Gehäuse- oder Verkleidungsbauteil), welches aus verschiedenen Werkstoffen bzw. Materialien gefertigt ist, wobei die verschiedenen Werkstoffe einen Werkstoffverbund (bspw. einen faserverstärkten Kunststoff) und/oder einen Lagen- bzw. Schichtverbund (bspw. eine Sandwichstruktur) bilden können. Ein solches Bauteil kann auch als Kraftfahrzeug-Verbundbauteil bezeichnet werden.A composite component within the meaning of the invention is a component intended for use in motor vehicles (such as a body, structural, housing or paneling component), which is made of different materials or materials, with the different materials forming a material composite (e.g A fiber-reinforced plastic) and/or a layered composite (e.g. a sandwich structure). Such a component can also be referred to as a motor vehicle composite component.

Ferner kann ein solches Verbundbauteil wenigstens einen im Grundkörper oder auf dessen Oberfläche angeordneten elektrisch leitfähigen Sensordraht aufweisen, der insbesondere dafür vorgesehen ist, eine strukturelle und/oder thermische Überprüfung des Verbundbauteils zu ermöglichen. Dieser Sensordraht muss in geeigneter Weise elektrisch kontaktiert bzw. angeschlossen werden.Furthermore, such a composite component can have at least one electrically conductive sensor wire arranged in the base body or on its surface, which is provided in particular to enable a structural and/or thermal check of the composite component. This sensor wire must be electrically contacted or connected in a suitable way.

Die nächstliegende DE 10 2011 109 474 A1 beschreibt ein Faserverbundbauteil mit einem Körper und mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Faser, die zumindest abschnittsweise in den Körper eingebettet ist und die mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Vorbereitungselement zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses verbunden ist. Die (metallischen) Vorbereitungselemente bieten die Möglichkeit, die innen liegende Faser durch den isolierenden Matrixwerkstoff des Faserverbundwerkstoffs hindurch elektrisch anzuschließen.The closest DE 10 2011 109 474 A1 describes a fiber composite component with a body and with at least one electrically conductive fiber which is embedded at least in sections in the body and which is connected to at least one electrically conductive preparatory element for producing an electrical connection. The (metallic) preparatory elements offer the possibility of electrically connecting the internal fibers through the insulating matrix material of the fiber composite material.

Zum Stand der Technik wird ferner noch auf die DE 10 2008 044 379 A1 und DE 10 2018 133 335 A1 hingewiesen.The prior art is also still on the DE 10 2008 044 379 A1 and DE 10 2018 133 335 A1 pointed out.

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil des Patentanspruchs 1 ermöglicht ein vergleichsweise einfaches, kostengünstiges und für die Serienfertigung geeignetes elektrisches Kontaktieren bzw. Anschließen des Sensordrahts, ohne die in der DE 10 2011 109 474 A1 beschriebenen Vorbereitungselemente oder Ähnliches. Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung ferner auf ein Unterbodenbauteil sowie auf die Verwendung einer Schraube oder Niet als Kontaktierungselement. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (wobei dies ausdrücklich auch Merkmale einschließt, die als „beispielsweise“, „bevorzugt“, „insbesondere“ etc. beschrieben sind) und der Zeichnung.The composite component according to the invention of claim 1 enables a comparatively simple, inexpensive and suitable for series production electrical contact or connection of the sensor wire, without in the DE 10 2011 109 474 A1 described preparatory elements or the like. With the independent patent claims, the invention also extends to an underbody component and to the use of a screw or rivet as a contacting element. Additional features of the invention result from the dependent patent claims, the following description of the invention (which expressly also includes features that are described as "example", "preferred", "particularly" etc.) and the drawing.

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil weist einen Grundkörper und wenigstens einen elektrisch leitfähigen Sensordraht auf, wobei der Sensordraht im Grundkörper angeordnet bzw. in den Grundkörper eingebettet ist (also im Wesentlichen im Inneren des Grundkörpers verläuft) oder auf dessen Oberfläche angeordnet ist (also im Wesentlichen auf der Oberfläche bzw. Außenseite des Grundkörpers verläuft). Am Grundkörper sind auch mehrere, d. h. wenigstens zwei, Kontaktierungsstellen bzw. Kontaktierungsbereiche zur elektrischen Kontaktierung des Sensordrahts vorgesehen bzw. vorhanden. Die Kontaktierungsstellen befinden sich an vorgegebenen Positionen. The composite component according to the invention has a base body and at least one electrically conductive sensor wire, the sensor wire being arranged in the base body or embedded in the base body (i.e. essentially running in the interior of the base body) or being arranged on its surface (i.e. essentially on the surface or outside of the base body runs). On the body are also several, d. H. at least two contacting points or contacting areas are provided or present for electrical contacting of the sensor wire. The contacting points are located at predetermined positions.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Sensordraht an wenigstens einer der Kontaktierungsstellen, insbesondere an allen Kontaktierungsstellen, mit wechselnden Richtungen mehrfach nebeneinander und/oder übereinander angeordnet bzw. verlegt ist und dadurch an der betreffenden Kontaktierungsstelle, insbesondere an allen Kontaktierungsstellen, eine lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts gebildet ist.According to the invention, it is now provided that the sensor wire is arranged or laid at least one of the contacting points, in particular at all contacting points, in alternating directions next to and/or on top of each other and thus at the relevant contacting point, in particular at all contacting points, a locally concentrated arrangement of the Sensor wire is formed.

Die Erfindung sieht also vor, den Sensordraht so anzuordnen, dass dieser an der betreffenden Kontaktierungsstelle bzw. im betreffenden Kontaktierungsbereich in unterschiedlichen Richtungen mehrfach übereinanderliegend und/oder nebeneinanderliegend verläuft, insbesondere mehrfach hin und her bzw. kreuz und quer verläuft, wodurch im Bereich der Kontaktierungsstelle die Drahtdichte bzw. der Drahtanteil, d. h. der Flächen- oder Volumenanteil des Sensordrahts, lokal erhöht und insbesondere eine knäuelartige oder netzartige Verdichtung des Sensordrahts gebildet ist. Mit anderen Worten: An der betreffenden Kontaktierungsstelle ist eine lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts vorgesehen. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige, reproduzierbare und toleranzunempfindliche Kontaktierung mithilfe eines Kontaktierungselements, wie bspw. einer Schraube oder einer Niet (s. u.), wobei es zwischen dem Kontaktierungselement und dem Sensordraht auch zu Mehrfachberührungen kommen kann (Mehrfachkontaktierung), was einen besonders niedrigen Übergangswiderstand zur Folge hat.The invention therefore provides for the sensor wire to be arranged in such a way that it runs in different directions at the contact point in question or in the contact area in question, one on top of the other and/or next to each other, in particular running back and forth or criss-cross several times, whereby in the area of the contact point the wire density or the wire proportion, d. H. the area or volume proportion of the sensor wire, locally increased and in particular a tangle-like or net-like compaction of the sensor wire is formed. In other words: a locally dense arrangement of the sensor wire is provided at the relevant contact point. This enables a particularly reliable, reproducible and tolerance-insensitive contacting using a contacting element, such as a screw or a rivet (see below), whereby multiple contacts can also occur between the contacting element and the sensor wire (multiple contacting), which results in a particularly low contact resistance Has.

Bevorzugt erfolgt die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts an den Drahtenden (Sensordrahtenden), sodass an wenigstens einer der Kontaktierungsstellen ein Drahtende des Sensordrahts, genau genommen ein Endabschnitt des Sensordrahts (die Länge des Endabschnitts kann wenige Millimeter bis hin zu mehreren Dezimetern betragen), in der erfindungsgemäßen Weise angeordnet bzw. verlegt ist.The sensor wire is preferably electrically contacted at the wire ends (sensor wire ends), so that at least one of the Contacting points a wire end of the sensor wire, strictly speaking an end section of the sensor wire (the length of the end section can be a few millimeters up to several decimetres), is arranged or laid in the manner according to the invention.

Die lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts an der betreffenden Kontaktierungsstelle ist örtlich begrenzt und kann (in der Draufsicht) eine Flächengröße zwischen 20 mm2 und 350 mm2 aufweisen. Dies entspricht näherungsweise in etwa einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 5,0 mm bis 20,0 mm.The locally dense arrangement of the sensor wire at the relevant contact point is locally limited and can (in plan view) have an area of between 20 mm 2 and 350 mm 2 . This corresponds approximately to a circular area with a diameter of 5.0 mm to 20.0 mm.

Der Sensordraht kann aus Metall oder auch aus Kohlenstoff (Carbon) gebildet sein. Der Drahtdurchmesser liegt bevorzugt in einem Bereich von 10 µm bis 50 µm und insbesondere in einem Bereich von 20 µm bis 40 µm. Der Sensordraht kann, zumindest abschnittsweise, eine Isolierung, wie bspw. einen Isolierlack, aufweisen.The sensor wire can be made of metal or of carbon (carbon). The wire diameter is preferably in a range from 10 μm to 50 μm and in particular in a range from 20 μm to 40 μm. The sensor wire can, at least in sections, have an insulation, such as an insulating varnish.

Bevorzugt ist der Sensordraht in ein Trägermaterial bzw. Trägerelement eingenäht bzw. eingestickt oder auf dieses aufgenäht bzw. aufgestickt. Der Sensordraht kann bei der Herstellung des Verbundbauteils mithilfe einer Nadel oder dergleichen in das Trägermaterial eingearbeitet oder auf dem Trägermaterial abgelegt werden. Der Sensordraht kann, zumindest abschnittsweise, auch auf das Trägermaterial aufgeklebt oder zwischen mehrere Schichten des Trägermaterials eingebettet werden. An der betreffenden Kontaktierungsstelle ist der Sensordraht bzw. dessen Endabschnitt insbesondere so verlegt, dass dieser in der erfindungsgemäßen Weise mit wechselnden Richtungen mehrfach nebeneinander und/oder übereinander verläuft. Das Trägermaterial kann aus einem Textil (z. B. einem Glasfasergewebe), einem Kunststoff (gegebenenfalls auch einem geschäumten Kunststoff) oder einem Verbundwerkstoff gebildet sein. Das Trägermaterial kann in ein anderes Material, bspw. ein Kunststoffmaterial, eingebettet und/oder mit wenigstens einer Decklage (s. u.) abgedeckt sein.The sensor wire is preferably sewn or embroidered into a carrier material or carrier element or sewn or embroidered onto it. During production of the composite component, the sensor wire can be worked into the carrier material with the aid of a needle or the like, or it can be placed on the carrier material. The sensor wire can also be glued onto the carrier material, at least in sections, or embedded between several layers of the carrier material. At the relevant contacting point, the sensor wire or its end section is in particular laid in such a way that it runs multiple times next to and/or on top of one another in the manner according to the invention with changing directions. The carrier material can be formed from a textile (e.g. a glass fiber fabric), a plastic (possibly also a foamed plastic) or a composite material. The carrier material can be embedded in another material, e.g. a plastic material, and/or covered with at least one cover layer (see below).

Erfindungsgemäß ist an der betreffenden Kontaktierungsstelle, insbesondere an allen Kontaktierungsstellen, wenigstens ein mit dem Sensordraht elektrisch verbundenes Metallplättchen, insbesondere ein Metallfolienplättchen (bspw. aus Aluminiumfolie), angeordnet. Das Metallplättchen verbessert die elektrische Kontaktierung mit einem Kontaktierungselement. Die Größe des Metallplättchens ist insbesondere so bemessen, dass sich dieses mit der lokal verdichteten Anordnung des Sensordrahts vollflächig überdeckt. Der Sensordraht ist zwecks elektrischer Verbindung (zwischen Sensordraht und Metallplättchen) und/oder Fixierung (des Metallplättchens) mit dem Metallplättchen vernäht bzw. verstickt (bei geeigneter Dicke des Metallplättchens), insbesondere derart, dass der Sensordraht bzw. dessen Endabschnitt in der erfindungsgemäßen Weise mit wechselnden Richtungen mehrfach nebeneinander- und/oder übereinanderliegend über das betreffende Metallplättchen verläuft. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Metallplättchen mittels des Sensordrahts an ein Trägermaterial bzw. Trägerelement (s. o.) festgenäht ist. Das Metallplättchen kann am Verbundbauteil freiliegend bzw. frei zugänglich oder (insbesondere mittels Decklage oder dergleichen; s. u.) verdeckt bzw. nach außen elektrisch isoliert angeordnet sein.According to the invention, at least one small metal plate electrically connected to the sensor wire, in particular a small metal foil plate (eg made of aluminum foil), is arranged at the relevant contact point, in particular at all contact points. The metal plate improves the electrical contact with a contacting element. The size of the small metal plate is in particular such that it covers the entire surface of the locally compressed arrangement of the sensor wire. For the purpose of electrical connection (between sensor wire and metal plate) and/or fixing (of the metal plate), the sensor wire is sewn or embroidered to the metal plate (if the metal plate is of suitable thickness), in particular in such a way that the sensor wire or its end section is connected in the manner according to the invention with alternating directions runs several times next to each other and/or one on top of the other over the metal plate in question. Provision can also be made for the small metal plate to be sewn to a carrier material or carrier element (see above) by means of the sensor wire. The metal platelet can be exposed or freely accessible on the composite component or (in particular by means of a cover layer or the like; see below) covered or electrically insulated from the outside.

Bevorzugt ist der Grundkörper des erfindungsgemäßen Verbundbauteils als flächiges bzw. schalenartiges Sandwichbauteil ausgebildet, mit einer (innenliegenden) Kernlage und zwei (äußeren) Decklagen. Die Decklagen sind bevorzugt aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff (FVK-Decklagen) gebildet und weisen somit elektrisch isolierende Eigenschaften auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Sensordraht in die Kernlage integriert ist, d. h. in der Kernlage oder auf der Kernlage angeordnet ist. Die Kernlage fungiert somit quasi als Trägermaterial bzw. Trägerelement und kann aus einem Textilmaterial, Kunststoffmaterial oder Verbundmaterial gebildet sein (s. o.). An der betreffenden Kontaktierungsstelle, insbesondere an allen Kontaktierungsstellen, kann ferner (von außen unsichtbar) auf der Kernlage wenigstens ein Metallplättchen angeordnet sein (s. o.), welches sich quasi zwischen Kernlage und benachbarter Decklage befindet, wobei das Metallplättchen auch in der Kernlage angeordnet sein kann. Die Decklage kann dann mithilfe eines Kontaktierungselements durchdrungen werden (s. u.). Um die Kontaktierungsstelle auffinden zu können, kann eine Markierung vorgesehen sein.The base body of the composite component according to the invention is preferably designed as a flat or shell-like sandwich component, with an (inner) core layer and two (outer) cover layers. The cover layers are preferably made of plastic, in particular fiber-reinforced plastic (FRP cover layers) and thus have electrically insulating properties. In particular, it is provided that the sensor wire is integrated into the core layer, i. H. is arranged in the core layer or on the core layer. The core layer thus functions as a sort of carrier material or carrier element and can be formed from a textile material, plastic material or composite material (see above). At the relevant contacting point, in particular at all contacting points, at least one metal plate can also be arranged (invisible from the outside) on the core layer (see above), which is located between the core layer and the adjacent cover layer, in which case the metal plate can also be arranged in the core layer. The cover layer can then be penetrated using a contacting element (see below). In order to be able to find the contacting point, a marking can be provided.

Am erfindungsgemäßen Verbundbauteil können wenigstens zwei in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildete Kontaktierungsstellen direkt bzw. möglichst nah nebeneinanderliegend (also quasi unmittelbar benachbart) angeordnet sein. Bevorzugt sind an diesen beiden nebeneinanderliegenden Kontaktierungsstellen die beiden Drahtenden eines Sensordrahts elektrisch kontaktierbar, d. h., die beiden Drahtenden bzw. Endabschnitte des Sensordrahts sind jeweils in der erfindungsgemäßen Weise angeordnet bzw. verlegt, ohne dass diese sich gegenseitig berühren. Selbiges gilt für eventuell vorgesehene Metallplättchen an diesen nebeneinanderliegenden Kontaktierungsstellen.At least two contacting points designed in the manner according to the invention can be arranged directly or as closely as possible next to one another (that is to say almost immediately adjacent) on the composite component according to the invention. The two wire ends of a sensor wire can preferably be electrically contacted at these two adjacent contacting points, i. That is, the two wire ends or end sections of the sensor wire are each arranged or laid in the manner according to the invention without touching one another. The same applies to any metal plates provided at these adjacent contacting points.

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil ist bevorzugt als Unterbodenbauteil für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Ein solches Unterbodenbauteil dient insbesondere dem mechanischen Schutz des Unterbodens eines Kraftfahrzeugs und/oder einer im Bereich des Fahrzeug- bzw. Karosseriebodens angeordneten Fahrzeugkomponente, wie bspw. einer Traktionsbatterie.The composite component according to the invention is preferably designed as an underbody component for a motor vehicle. Such an underbody component serves in particular to mechanically protect the underbody of a motor vehicle and/or a vehicle components arranged in the area of the vehicle or body floor, such as a traction battery.

Für die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts an der betreffenden Kontaktierungsstelle des Verbundbauteils, insbesondere an allen Kontaktierungsstellen, wird bevorzugt eine Schraube, insbesondere eine fließlochformende Schraube, oder ein Niet, insbesondere ein Blindniet, verwendet. D. h., an der betreffenden Kontaktierungsstelle erfolgt die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts bevorzugt mittels einer Schraube, insbesondere einer fließlochformenden Schraube, oder einer Niet, insbesondere einer Blindniet, die von außen in die lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts eingeführt ist, sodass wenigstens ein (galvanischer) Berührungskontakt besteht. Dies ermöglicht einen einfachen elektrischen Anschluss, selbst dann, wenn die zu kontaktierende Drahtstelle bzw. das zu kontaktierende Drahtende bspw. durch eine Decklage verdeckt bzw. nicht freiliegend ist. (Bei der Herstellung des Verbundbauteils kann somit ein Freilassen bzw. Freistellen der Kontaktierungsstelle entfallen.) Für das Anschließen mittels Blindniet ist eine einseitige Zugänglichkeit der Kontaktierungsstelle ausreichend. Selbiges gilt für das Anschließen mittels Schraube, wobei insbesondere eine fließlochformende Schraube auch ohne Vorlochen eingebracht bzw. gesetzt werden kann. Somit sind zusätzliche Prozessschritte, wie bspw. ein Vorbohren oder Freilegen, nicht zwingend erforderlich, sodass der Anschließvorgang gegebenenfalls vollautomatisch durchführbar ist. Bevorzugt ist die Schraube oder der Niet derart ausgebildet, dass der Sensordraht beim Einbringen bzw. Setzen nicht durchschnitten oder in sonstiger Weise beschädigt, sondern allenfalls verdrängt wird.A screw, in particular a flow-drilling screw, or a rivet, in particular a blind rivet, is preferably used for the electrical contacting of the sensor wire at the relevant contact point of the composite component, in particular at all contact points. That is, at the relevant contacting point, the electrical contacting of the sensor wire is preferably made by means of a screw, in particular a flow-drilling screw, or a rivet, in particular a blind rivet, which is inserted from the outside into the locally compressed arrangement of the sensor wire, so that at least one ( galvanic) physical contact exists. This enables a simple electrical connection, even if the wire point to be contacted or the wire end to be contacted is covered or not exposed by a cover layer, for example. (During the production of the composite component, there is no need to leave or expose the contacting point.) Accessibility of the contacting point from one side is sufficient for connection using a blind rivet. The same applies to connecting by means of a screw, in which case a flow-drilling screw in particular can also be inserted or set without pre-drilling. This means that additional process steps, such as pre-drilling or exposure, are not absolutely necessary, so that the connection process can be carried out fully automatically if necessary. The screw or the rivet is preferably designed in such a way that the sensor wire is not cut through or damaged in any other way when it is inserted or set, but at most is displaced.

Der wenigstens eine Sensordraht des erfindungsgemäßen Verbundbauteils ist bevorzugt dafür vorgesehen, eine Beschädigung des Verbundbauteils durch Kraft- und/oder Wärmeinwirkung (insbesondere infolge eines Unfalls) erfassen zu können, also eine strukturelle und/oder thermische Überprüfung des Verbundbauteils zu ermöglichen. Etwaige Kraft- und/oder Wärmeeinwirkungen verursachen Widerstandsänderungen des Sensordrahts, die erfasst bzw. detektiert und (mittels Auswerteeinrichtung) weiter ausgewertet werden können. D. h., der Sensordraht dient nicht dem elektrischen Anschluss eines Sensors, sondern ist selbst der Sensor. Der Sensordraht hat insbesondere auch keine bauteilverstärkenden Eigenschaften.The at least one sensor wire of the composite component according to the invention is preferably intended to be able to detect damage to the composite component caused by force and/or heat (in particular as a result of an accident), i.e. to enable a structural and/or thermal check of the composite component. Any effects of force and/or heat cause changes in the resistance of the sensor wire, which can be recorded or detected and further evaluated (by means of an evaluation device). This means that the sensor wire is not used for the electrical connection of a sensor, but is the sensor itself. In particular, the sensor wire also has no component-reinforcing properties.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt in zwei schematischen Schnittdarstellungen eine erste Ausführungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils.
  • 2 zeigt analog zur oberen Darstellung der 1 eine zweite Ausführungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
  • 1 shows a first possible embodiment of a composite component according to the invention in two schematic sectional views.
  • 2 shows analogously to the illustration above 1 a second possible embodiment of a composite component according to the invention.

Das in 1 gezeigte Verbundbauteil 100 weist einen Grundkörper 110 auf, der als flächiges bzw. schalenartiges Sandwichbauteil mit einer inneren Kernlage 120 und zwei äußeren Decklagen 130 ausgebildet ist. Die Kernlage 120 kann aus einem Textilmaterial, Kunststoffmaterial oder Verbundmaterial gebildet sein und kann, zumindest teilweise, auch geschäumt ausgebildet sein (sogenannter Schaumkern). Die Decklagen 130 sind bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet (sogenannte FVK-Decklagen). Die Kernlage 120 weist einen integrierten Sensordraht 140 auf, wobei auch mehrere solcher Sensordrähte vorgesehen sein können. Am Grundkörper 110 sind direkt nebeneinanderliegend zwei Kontaktierungsstellen 115a, 115b vorgesehen, an denen die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts 140 erfolgt, um elektrische Signale abgreifen zu können. An diesen Kontaktierungsstellen 115a, 115b ist der Sensordraht 140 an seinen Drahtenden bzw. Endabschnitten jeweils über ein Kontaktierungselement 150 (das als metallische Schaube, Niet oder dergleichen ausgebildet ist) durch die obere Decklage 130 hindurch mit einem Anschlusselement 165 (das als Ringkabelschuh oder dergleichen ausgebildet ist) eines Anschlusskabels 160 elektrisch verbunden.This in 1 The composite component 100 shown has a base body 110 which is designed as a flat or shell-like sandwich component with an inner core layer 120 and two outer cover layers 130 . The core layer 120 can be formed from a textile material, plastic material or composite material and can, at least partially, also be foamed (so-called foam core). The cover layers 130 are preferably formed from a fiber-reinforced plastic (so-called FRP cover layers). The core layer 120 has an integrated sensor wire 140, it also being possible for several such sensor wires to be provided. Two contacting points 115a, 115b are provided directly next to one another on the base body 110, at which the electrical contacting of the sensor wire 140 takes place in order to be able to pick up electrical signals. At these contacting points 115a, 115b, the sensor wire 140 is connected at its wire ends or end sections via a contacting element 150 (designed as a metal screw, rivet or the like) through the upper cover layer 130 to a connecting element 165 (designed as a ring cable lug or the like is) of a connection cable 160 electrically connected.

Der Sensordraht 140 bzw. die Endabschnitte des Sensordrahts 140 sind an den Kontaktierungsstellen 115a, 115b mit wechselnden Richtungen mehrfach nebeneinander und/oder übereinander angeordnet, insbesondere derart, dass die Endabschnitte des Sensordrahts 140 mehrfach hin und her bzw. kreuz und quer verlaufen Dadurch ist an den Kontaktierungsstellen 115a, 115b jeweils eine lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts 140 in Gestalt eines engen unregelmäßigen Drahtnetzes gebildet bzw. ausgebildet, wie insbesondere in der unteren Darstellung der 1 zu erkennen. Diese lokal verdichteten, insbesondere netzartig ausgebildeten, Anordnungen des Sensordrahts 140 können in der Draufsicht (gemäß der unteren Darstellung in 1) eine Flächengröße zwischen 20 mm2 und 350 mm2 aufweisen und können im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein (wie dargestellt), oder bspw. auch kreisförmig bzw. rund.The sensor wire 140 or the end sections of the sensor wire 140 are arranged at the contact points 115a, 115b in alternating directions next to one another and/or one above the other, in particular in such a way that the end sections of the sensor wire 140 run back and forth or criss-cross several times The contacting points 115a, 115b each have a locally dense arrangement of the sensor wire 140 in the form of a narrow irregular wire network formed or formed, as in particular in the lower representation of FIG 1 to recognize. These locally dense, in particular net-like, arrangements of the sensor wire 140 can be seen in a plan view (according to the illustration below in 1 ) have an area size between 20 mm 2 and 350 mm 2 and can be essentially rectangular (as shown), or, for example, also circular or round.

Die lokal verdichteten Anordnungen des Sensordrahts 140 bzw. dessen Endabschnitte ermöglichen ein vergleichsweise einfaches und auch toleranzunempfindliches elektrisches Kontaktieren bzw. Anschließen des Sensordrahts 140 mithilfe der Kontaktierungselemente 150, die, insbesondere ohne Vorlochen, durch die elektrisch isolierende obere Decklage 130 (oder gegebenenfalls auch durch die untere Decklage 130) hindurch eingebracht bzw. gesetzt werden. An den betreffenden Stellen können Markierungen am Verbundbauteil 100 angebracht sein. Vorliegend fungieren die Kontaktierungselemente 150 zugleich auch als Verbindungs- bzw. Befestigungselemente für die Anschlusselemente 165.The locally dense arrangements of sensor wire 140 or its end sections enable comparatively simple and also tolerance-insensitive electrical contacting or connection of sensor wire 140 using contacting elements 150, which, in particular without pre-punching, through electrically insulating upper cover layer 130 (or possibly also through the lower cover layer 130) turned through brought or set. Markings can be attached to the composite component 100 at the relevant points. In the present case, the contacting elements 150 also function as connecting or fastening elements for the connection elements 165.

Die Kernlage 120 des Verbundbauteils 100 fungiert quasi als Trägermaterial bzw. Trägerelement 120 für den Sensordraht 140. D. h., während der Herstellung der Kernlage 120 oder danach wird der Sensordraht 140 in die Kernlage 120 eingebracht oder aufgebracht, insbesondere eingenäht bzw. eingestickt oder aufgenäht bzw. aufgestickt (bspw. auf ein für die Herstellung verwendetes Prepreg bzw. Faser-Matrix-Halbzeug), wobei die Drahtenden bzw. Endabschnitte des Sensordrahts 140 in der zuvor erläuterten Weise vernäht bzw. verstickt werden. Der Sensordraht 140 kann auch eingegossen, zwischen mehrere Schichten eingebettet oder aufgeklebt werden, wobei dessen Drahtenden bzw. Endabschnitte in der zuvor erläuterten Weise verlegt werden. Anschließend können die Decklagen 130 aufgebracht werden, wobei auch nur eine Decklage 130 vorgesehen sein kann oder gar keine Decklagen vorgesehen sind.The core layer 120 of the composite component 100 functions as a kind of carrier material or carrier element 120 for the sensor wire 140. That is, during the production of the core layer 120 or afterwards, the sensor wire 140 is introduced or applied to the core layer 120, in particular sewn or embroidered or sewn on or embroidered (e.g. on a prepreg or fiber matrix semi-finished product used for production), the wire ends or end sections of the sensor wire 140 being sewn or embroidered in the manner explained above. The sensor wire 140 can also be cast, embedded between several layers or glued on, with its wire ends or end sections being laid in the manner explained above. The cover layers 130 can then be applied, it also being possible for only one cover layer 130 to be provided or no cover layers at all to be provided.

2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsmöglichkeit, bei der an den Kontaktierungsstellen 115a, 115b zusätzliche Metallplättchen bzw. Metallfolienplättchen 170 vorgesehen sind. Die Metallplättchen 170 sind quasi in das Verbundbauteil 100 integriert. Die Endabschnitte des Sensordrahts 140 können analog zur unteren Darstellung der 1 mit diesen Metallplättchen 170 vernäht bzw. verstickt sein. Die Metallplättchen 170 sind verdeckt unter der oberen Decklage 130 angeordnet und dadurch quasi unsichtbar und/oder nach außen elektrisch isoliert. Die Metallplättchen 170 können aber auch freiliegend bzw. frei zugänglich angeordnet sein. 2 1 schematically shows another possible embodiment, in which additional metal plates or metal foil plates 170 are provided at the contacting points 115a, 115b. The metal plates 170 are integrated into the composite component 100 as it were. The end portions of the sensor wire 140 can be analogous to the lower representation of the 1 sewn or embroidered with these metal plates 170. The metal plates 170 are arranged in a concealed manner under the upper cover layer 130 and are thus virtually invisible and/or electrically insulated from the outside. However, the metal plates 170 can also be arranged in an exposed or freely accessible manner.

Claims (8)

Verbundbauteil (100) für ein Kraftfahrzeug, welches einen Grundkörper (110) und wenigstens einen im Grundkörper (110) oder auf dessen Oberfläche angeordneten elektrisch leitfähigen Sensordraht (140) aufweist, wobei am Grundkörper (110) mehrere Kontaktierungsstellen (115a, 115b) zur elektrischen Kontaktierung des Sensordrahts (140) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensordraht (140) an wenigstens einer Kontaktierungsstelle (115a, 115b) mit wechselnden Richtungen mehrfach nebeneinander und/oder übereinander angeordnet und dadurch an dieser Kontaktierungsstelle (115a, 115b) eine lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts (140) gebildet ist, und dass an der Kontaktierungsstelle (115a, 115b) auch wenigstens ein mit dem Sensordraht (140) elektrisch verbundenes Metallplättchen (170) angeordnet ist, wobei der Sensordraht (140) mit dem Metallplättchen (170) vernäht ist.Composite component (100) for a motor vehicle, which has a base body (110) and at least one electrically conductive sensor wire (140) arranged in the base body (110) or on its surface, with a plurality of contact points (115a, 115b) on the base body (110) for electrical Contacting of the sensor wire (140) are provided, characterized in that the sensor wire (140) is arranged at least one contacting point (115a, 115b) with alternating directions next to and/or on top of one another and thereby at this contacting point (115a, 115b) a locally densified arrangement of the sensor wire (140), and that at least one metal plate (170) electrically connected to the sensor wire (140) is also arranged at the contact point (115a, 115b), the sensor wire (140) being sewn to the metal plate (170). is. Verbundbauteil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokal verdichtete Anordnung des Sensordrahts (140) an der Kontaktierungsstelle (115a, 115b) eine Flächengröße zwischen 20 mm2 und 350 mm2 aufweist.Composite component (100) after claim 1 , characterized in that the locally compressed arrangement of the sensor wire (140) at the contact point (115a, 115b) has a surface area of between 20 mm 2 and 350 mm 2 . Verbundbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensordraht (140) aus Metall oder Kohlenstoff gebildet ist und einen Drahtdurchmesser von 10 µm bis 50 µm aufweist.Composite component (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor wire (140) is made of metal or carbon and has a wire diameter of 10 µm to 50 µm. Verbundbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensordraht (140) in ein Trägermaterial eingenäht oder auf das Trägermaterial aufgenäht ist.Composite component (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor wire (140) is sewn into a carrier material or sewn onto the carrier material. Verbundbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (110) als flächiges Sandwichbauteil mit einer innenliegenden Kernlage (120) ausgebildet ist, wobei der Sensordraht (140) in die Kernlage (120) integriert istComposite component (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (110) is designed as a flat sandwich component with an inner core layer (120), the sensor wire (140) being integrated into the core layer (120). Verbundbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei direkt nebeneinanderliegende Kontaktierungsstellen (115a, 115b) vorgesehen sind.Composite component (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two contact points (115a, 115b) lying directly next to one another are provided. Unterbodenbauteil für ein Kraftfahrzeug, welches als Verbundbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Underbody component for a motor vehicle, which is designed as a composite component (100) according to one of the preceding claims. Verwendung einer Schraube oder einer Niet für die elektrische Kontaktierung des Sensordrahts (140) an der betreffenden Kontaktierungsstelle (115a, 115b) des Verbundbauteils (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 oder des Unterbodenbauteils nach Anspruch 7.Use of a screw or a rivet for the electrical contacting of the sensor wire (140) at the relevant contact point (115a, 115b) of the composite component (100) according to one of the preceding Claims 1 until 6 or the underbody component claim 7 .
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