DE102020120113A1

DE102020120113A1 - Präzisionsbauteil und Verfahren zur Aufbringung eines Sensorelements auf ein Präzisionsbauteil

Info

Publication number: DE102020120113A1
Application number: DE102020120113.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gierl; Rene Grünke; Jens Heim; Romina Baechstaedt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Ein Präzisionsbauteil (1) eines Wälz- oder Gleitlagers umfasst ein Sensorelement (2) zur Druck- und Temperaturmessung mit folgendem Schichtaufbau (4) auf einem metallischen Grundwerkstoff (3):• eine auf dem Grundwerkstoff (3) befindliche Isolierschicht (5),• eine druckempfindliche Sensorschicht (6),• eine die druckempfindliche Schicht (6) abdeckende Isolierschicht (7),• eine auf dieser Isolierschicht (7) befindliche Temperatursensorschicht (8),• eine Isolierschicht (9), welche die Temperatursensorschicht (8) abdeckt,• eine Verschleißschutzschicht (10), welche bündig mit einer durch den Grundwerkstoff (3) gebildeten Wälzkontaktfläche (WL) abschließt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Präzisionsbauteil, insbesondere eine Lagerkomponente, beispielsweise Wälzlagerkomponente, welche ein Sensorelement zur Druck- und Temperaturmessung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbringung eines Sensorelements auf ein Bauteil.
Ein Sensorelement zur Erfassung einer physikalischen Messgröße zwischen tribologisch beanspruchten Körpern ist beispielsweise aus der EP 1 427 946 B1 bekannt. Bei der Messgröße kann es sich hierbei um einen Druck, eine Temperatur, eine Spaltweite oder eine Kapazität zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden, tribologisch beanspruchten Körpern handeln. Das zur Erfassung einer solchen Messgröße in der EP 1 427 946 B1 vorgeschlagene Sensorelement weist als sensitive Schicht einen Sensiersteg auf, welcher durch eine Deckschicht mit vergleichsweise geringer elektrischer Leitfähigkeit abgedeckt ist. Als Materialien, aus welchen die sensitive Schicht bestehen kann, sind Chrom, Platin, Titan, eine NiCr-Legierung, sowie eine NiCuMn-Legierung, das heißt Manganin, aber auch kohlenstoffbasierte Schichten genannt. Bei der Deckschicht kann es sich um eine abriebbeständige Schicht aus amorphem und/oder diamantähnlichem Kohlenstoff mit einer Dicke von weniger als 500 nm handeln.
Weitere Informationen zu Sensorelementen in Gleit- und Wälzlagern sind in der Publikation
H. Peeken, A. Köhler: „Moderne Messtechnik mittels aufgedampfter Geber in Gleit- und Wälzlagern", KONSTRUKTION, Springer-Verlag, Berlin, DE, Vol. 32, Nr. 6/1980, Seiten 241 - 246, die in der EP 1 427 946 B1 als Stand der Technik erwähnt ist, zu finden. In dieser Publikation ist eine „Rundum-Aufdampftechnik“ beschrieben, mit welcher ein Geber, das heißt Sensor, erzeugbar ist, der die gesamte Mantelfläche eines Lagerrings umgibt. Durch die vollumfängliche Beschichtung des Lagerrings soll das Risiko von Materialausbrüchen eliminiert werden.
Die EP 1 058 106 B1 offenbart ein Wälzelement mit einem Dünnschichtsensor, welcher eine tribologische Funktionsschicht, die den Sensor nach außen abschließt, sowie eine sensorische Schicht unterhalb der tribologischen Funktionsschicht aufweist. Optional sind mehrere Dünnschichtsensorelemente in Form eines Arrays angeordnet. Als mögliche Materialien der tribologischen Funktionsschicht sind in der EP 1 058 106 B1 explizit Me:DLC, das heißt diamantartiger Kohlenstoff, Titannitrid und Chromnitrid genannt.
Verschiedene Linearführungsvorrichtungen mit Dehnungsmessstreifen sind in den Dokumenten EP 1 719 992 B1 und WO 2016/116354 A1 beschrieben. Im letztgenannten Fall ist zusätzlich zu mindestens einem Dehnmessstreifen mindestens ein Widerstandstemperatursensor vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelte, robuste Druck- und Temperatursensorik bereitzustellen, welche sich besonders für die Verwendung in dünnwandigen Lagerkomponenten, unter anderem in Lagerringen von Nadellagern, eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Präzisionsbauteil, insbesondere eine Lagerkomponente, das heißt ein Lagerelement, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ist im Folgenden von einer Lagerkomponente die Rede, so gelten die entsprechenden Ausführungen auch für ein sonstiges Präzisionsbauteil. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Aufbringung eines Sensorelements auf eine Lagerkomponente oder ein sonstiges Präzisionsbauteil gemäß Anspruch 9. Bei der Lagerkomponente kann es sich zum Beispiel um eine Komponente eines Wälz- oder eines Gleitlagers handeln.
Das Präzisionsbauteil, insbesondere in Form einer Lagerkomponente, weist ein Sensorelement zur Druck- und Temperaturmessung, mit folgendem, auf einem metallischen Grundwerkstoff der Lagerkomponente befindlichen Schichtaufbau auf:

• eine auf dem Grundwerkstoff, das heißt Stahl, befindliche Isolierschicht,
• eine druckempfindliche Sensorschicht,
• eine die druckempfindliche Schicht abdeckende Isolierschicht,
• eine auf dieser Isolierschicht befindliche Temperatursensorschicht,
• eine Isolierschicht, welche die Temperatursensorschicht abdeckt,
• eine Verschleißschutzschicht, welche bündig mit einer durch den Grundwerkstoff gebildeten Wälzkontaktfläche abschließt.

Insgesamt füllt der Schichtaufbau eine Ausnehmung im Grundwerkstoff der Lagerkomponente aus. Ist die Lagerung, welcher die Lagerkomponente zuzurechnen ist, als Radiallagerung ausgebildet, so handelt es sich bei der Oberfläche, in welche das Sensorelement eingebettet ist, um eine zylindrische Oberfläche. Im Fall einer Axiallagerung ist das Sensorelement in eine ringscheibenförmige Fläche eingebettet. Auch eine Integration des zur Druck- und Temperaturmessung ausgebildeten Schichtaufbaus in eine konische Lagerfläche, wie sie beispielsweise bei Kegelrollenlagern und Schrägrollenlagern gegeben ist, ist möglich. In jedem Fall ermöglicht das Sensorelement eine Echtzeitmessung von Druck- und Temperaturbelastungen.
Zum Aufbau der druckempfindlichen Sensorschicht sind unter anderem Konstantan als Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung, insbesondere mit der Zusammensetzung 54 % Kupfer, 45 % Nickel, 1 % Mangan (jeweils in Gewichts-%), Manganin, Nickel-Chrom, Platin- Wolfram, sowie Halbleitermaterialien, insbesondere Silizium, oder auch eine Kohlenstoffschicht geeignet.
Die Temperatursensorschicht enthält beispielsweise eines oder mehrere der Elemente Ni, Cr, Ti, In, Sn, Ag, Au, Cu, Pt, Pd, C.
Als Isolierschicht des Lagerelements ist insbesondere eine keramische Schicht, beispielsweise eine Schicht aus Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, geeignet.
Sofern eine Temperaturabhängigkeit der mit Hilfe der druckempfindlichen Sensorschicht aufgenommenen Rohdaten gegeben ist, können diese Daten mit Hilfe der simultan durchgeführten Temperaturmessung korrigiert werden. Eine solche Korrektur kann mittels einer Auswerteeinheit, welche an das Sensorelement angeschlossen ist, bei Bedarf automatisiert durchgeführt werden.
Gemäß verschiedener möglicher Bauformen, in welchen die Lagerkomponente als Lagerring eines Wälzlagers ausgebildet ist, ist die Verschleißschutzschicht Teil einer Wälzkörperlaufbahn, wobei die druckempfindliche Sensorschicht eine zur Mittelachse des Lagerrings schräggestellte Streifenstruktur beschreibt. Zusätzlich zur druckempfindlichen Sensorschicht kann auch die Temperatursensorschicht eine zur Mittelachse des Lagerrings schräggestellte Streifenstruktur beschreiben, wobei die Streifenstrukturen beider Sensorschichten zueinander parallel ausgerichtet und zur Mittelachse des Lagerrings um mindestens 30° und höchstens 60° schräg gestellt sind.
Bei der Verschleißschutzschicht des Sensorelements kann es sich entweder um eine organische Schutzschicht oder um eine anorganische Schicht handeln. Als organische Stoffe, welche zum Aufbau einer Schutzschicht geeignet sind, sind folgende Stoffe zu nennen: Polymere auf Epoxid-Basis, Polyurethan, Polybutylenterephthalat, Acrylat.
Zum Aufbau einer anorganischen Schicht als Verschleißschutzschicht eignen sich unter anderem folgende Materialien: TiN, TiC, CrN, CrC, AIN, amorpher Kohlenstoff, beispielsweise in Form einer ta-C Schicht, das heißt einer tetraedrischen wasserstofffreien amorphen Kohlenstoffschicht.
Die anorganische Verschleißschutzschicht ist insbesondere in einem Vakuumabscheideverfahren, beispielsweise im PVD-Verfahren (physical vapor deposition), herstellbar.
Insgesamt umfasst das Verfahren zur Aufbringung eines Sensorelements auf ein Präzisionsbauteil, insbesondere eine Lagerkomponente, folgende Schritte:

• Erzeugung einer Ausnehmung im metallischen Grundwerkstoff des Präzisionsbauteils,
• Einbringung einer Isolierschicht in die Ausnehmung,
• Beschichtung der Isolierschicht mit einem druckempfindlichen Material,
• Strukturierung des druckempfindlichen Materials,
• Aufbringen einer weiteren Isolierschicht,
• Beschichtung der weiteren Isolierschicht mit einem Temperatursensormaterial,
• Strukturierung des Temperatursensormaterials,
• Nochmaliges Aufbringen einer Isolierschicht,
• Aufbringen einer Verschleißschutzschicht auf die Isolierschicht.

Die Dicke einer jeden Sensorschicht, das heißt der druckempfindlichen Schicht sowie der Temperatursensorschicht, beträgt zum Beispiel jeweils mindestens 200 nm und höchstens 300 nm. Die auf dem Grundwerkstoff befindliche Isolierschicht weist beispielsweise ebenso wie die Verschleißschutzschicht eine Dicke von mindestens 1 µm nicht mehr als 10 µm auf. Die Gesamtdicke des Schichtaufbaus beträgt hierbei nicht mehr als 30 µm.
Der Schichtaufbau ist in vorteilhafter Ausgestaltung derart in eine Oberfläche der Lagerkomponente eingesetzt, dass keine Einstellung des Lagers existiert, in welcher ein Wälzkörper, der die Lagerkomponente kontaktiert, ausschließlich das Sensorelement, jedoch keinen außerhalb der Verschleißschutzschicht liegenden Oberflächenabschnitt der Lagerkomponente kontaktiert. Anders ausgedrückt: Jeder Wälzkörper kontaktiert ein jedem Betriebszustand den Grundwerkstoff des Lagerrings oder eine außerhalb des Sensorelements angeordnete Beschichtung des Grundwerkstoffs. Dies ist beispielsweise in Ausführungsformen als Komponente, nämlich Innenring oder Außenring, eines Nadellagers gegeben, wobei das Sensorelement streifenförmig ausgebildet und an der Außenumfangsfläche beziehungsweise Innenumfangsfläche des Lagerrings schräggestellt ist.
Durch den Entfall von Klebe-, Klemm- oder Schraubverbindungen ist das Sensorelement äußerst raumsparend und ohne Risiko einer Verfälschung von Messdaten in die Lagerkomponente integriert. Selbst dünnwandige Lagerkomponenten wie Lagerringe von Nadellagern können mit dem Sensorelement versehen werden, ohne die mechanische Funktion der Lagerkomponente signifikant zu beeinträchtigen. An die Herstellung des beschriebenen Schichtaufbaus, welcher die Druck- und Temperaturmessung ermöglicht, kann sich eine Nachbearbeitung der Lageroberfläche anschließen.
Insgesamt wird durch die Lagerkomponente eine Multi-Sensor-Oberfläche in Form eines Inside-Out-Multisensors bereitgestellt, wobei die druck- und temperaturempfindlichen Schichten insbesondere eine Rillenprofilierung beschreiben. Die Anwendung der Lagerkomponente ist je nach Ausgestaltung in verschiedensten technischen Bereichen, unter anderem in der Automobiltechnik, in Industrieanlagen, beispielsweise in Lagerungen von Pumpen, sowie in Windkraftanlagen möglich. Von besonderem Vorteil ist die Beständigkeit des zur Druck- und Temperaturmessung
Optional weist die Lagerkomponente zusätzlich zur Druck- und Temperatursensorik eine Sensorik zur Drehmomentmessung, insbesondere nach dem inversen magnetostriktiven Prinzip, auf. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf das Dokument DE 10 2014 216 375 B3 , das Drehmomentmessungen an einer Welle betrifft, hingewiesen. Drehmomentsensoren, die das Prinzip von Dehnungsmessstreifen nutzen, werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung Sensotect angeboten. Auch eine nach diesem Prinzip arbeitende Drehmomentsensorik ist für das Präzisionsbauteil, welches insbesondere in Form einer Lagerkomponente vorliegt, geeignet.
In jedem Fall ist das eine Drehmomentmessung ermöglichende Lagerelement oder ein sonstiges Präzisionsbauteil, beispielsweise in Form einer präzise gefertigten Scheibe oder eines komplexer geformten Bauteils, zur Überwachung (Condition-Monitoring) im laufenden Betrieb geeignet und zeichnet sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen Alterung aus. Die Lagerkomponente ist beispielsweise mit Flüssigkeitsreibung und/oder Mischreibung, mit einem Festschmierstoff, mit Medienschmierung oder, je nach Anwendungsfall, sogar ohne Schmierung betreibbar.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 eine Lagerkomponente mit Sensorelement zur Druck- und Temperaturmessung in einer schematischen Schnittdarstellung,
2 die Lagerkomponente mit unvollständig aufgebautem Sensorelement in perspektivischer Ansicht.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Lagerkomponente, allgemein auch als Präzisionsbauteil bezeichnet, ist als Innenring eines Nadellagers ausgebildet. In die Lagerkomponente 1, das heißt den Wälzlagerring, ist ein Sensorelement 2 zur Druck- und Temperaturmessung integriert. Durch das Sensorelement 2 ist ein Schichtaufbau 4 gebildet, welcher in eine Ausnehmung 11 in dem mit 3 bezeichneten Grundwerkstoff, das heißt Stahl, des Lagerrings 1 eingebettet ist. Im Einzelnen ist der Schichtaufbau 4 aufbaut durch eine Isolierschicht 5, welche sich direkt auf dem Grundwerkstoff 3 befindet, eine hierauf befindliche druckempfindliche Sensorschicht 6, eine Isolierschicht 7 auf der druckempfindlichen Sensorschicht 6, eine Temperatursensorschicht 8, eine Isolierschicht 9 auf der Temperatursensorschicht 8, sowie eine Verschleißschutzschicht 10.
Die Dicke der Isolierschicht 5 ist mit Ds, die Dicke der Verschleißschutzschicht 10 mit D₁₀ bezeichnet. Jede dieser Schichtdicken Ds, D₁₀ beträgt mindestens 1 µm und maximal 10 µm. Die beiden Messschichten 6, 8, das heißt zur Druckmessung beziehungsweise Temperaturmessung vorgesehenen Schichten, weisen eine Dicke D₆ beziehungsweise D₈ auf, die jeweils mindestens 200 nm und maximal 300 nm beträgt. Die mit D₄ bezeichnete Gesamtdicke des Schichtaufbaus 4 beträgt nicht mehr als 30 µm.
Die druckempfindliche Sensorschicht 6 ist in Form mäanderförmig verlaufender Sensorstreifen 12 ausgebildet, welche insgesamt eine Streifenstruktur 13 bilden. In vergleichbarer Weise liegt die Temperatursensorschicht 8 in Form von Sensorstreifen 14 vor, welche eine Streifenstruktur 15 bilden. Die Streifenstrukturen 13, 15 sind, wie aus 2 hervorgeht, gegenüber der mit MA bezeichneten Mittelachse der hohlzylindrischen Lagerkomponente 1 schräg gestellt, im Ausführungsbeispiel um ca. 45°.
Ein nicht dargestellter, das Sensorelement 2 überrollender Wälzkörper, zum Beispiel eine Nadel oder eine Zylinderrolle, kontaktiert in keinem Betriebszustand ausschließlich die Verschleißschutzschicht 10 der Lagerkomponente 1. Vielmehr werden stets auch außerhalb des Sensorelements 2 liegende Bereiche der mit WL bezeichneten Wälzkörperlaufbahn, das heißt Wälzkontaktfläche, kontaktiert. Die Verschleißschutzschicht 10 stellt einen integralen Bestandteil der Wälzkörperlaufbahn WL dar. Die Tragfähigkeit des Wälzlagers, das heißt Nadellagers oder Zylinderrollenlagers, welches die Lagerkomponente 1 als Innenring aufweist, ist durch das Sensorelement 2 praktisch nicht beeinträchtigt.
Sämtliche Isolierschichten 5, 7, 9 umfassen im Ausführungsbeispiel ein Oxid, nämlich Aluminiumoxid. Bei der druckempfindlichen Sensorschicht 6 handelt es sich im skizzierten Beispiel um eine Schicht aus Manganin, das heißt einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung. Alternativ käme beispielsweise die Verwendung einer NiCr-Schicht in Betracht. Im Zuge der Erzeugung des Schichtaufbaus 4 wird die Sensorschicht 6 zunächst flächig erzeugt und anschließend strukturiert. Hierfür sind an sich bekannte photochemische Verfahren und Laserstrukturierungsverfahren geeignet. Entsprechendes gilt für die Erzeugung und Strukturierung der zur Temperaturmessung vorgesehenen Sensorschicht 8. Die Temperatursensorschicht 9 weist mindestens eines der Metalle Ni, Cr, Ti, In, Sn, Ag, Au, Cu, Pt, C und Pd auf.
Die Verschleißschutzschicht 10 wird im PVD-Verfahren, das heißt per Gasphasenabscheidung aufgebracht. Das PVD-Verfahren ist auch zur Herstellung der Isolierschichten 5, 7, 9 geeignet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Verschleißschutzschicht 10 um eine DLC-Schicht (diamond like carbon).
Zusätzlich zum Sensorelement 2, welches zur Druck- und Temperaturmessung genutzt wird, weist die Lagerkomponente 1 eine in 1 lediglich angedeutete Drehmomentsensorik 16 auf. Die Drehmomentsensorik 16 arbeitet im Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip von Dehnungsmesstreifen. Zu diesem Messprinzip wird beispielhaft auf die DE 10 2016 217 585 B3 hingewiesen.
Bezugszeichenliste

1: Präzisionsbauteil, Lagerelement, Wälzlagerring
2: Sensorelement
3: Grundwerkstoff
4: Schichtaufbau
5: Isolierschicht, direkt auf dem Grundwerkstoff
6: druckempfindliche Sensorschicht
7: Isolierschicht auf der druckempfindlichen Sensorschicht
8: Temperatursensorschicht
9: Isolierschicht auf der Temperatursensorschicht
10: Verschleißschutzschicht
11: Ausnehmung im Grundwerkstoff
12: Sensorstreifen der druckempfindlichen Sensorschicht
13: Streifenstruktur der druckempfindlichen Sensorschicht
14: Sensorstreifen der Temperatursensorschicht
15: Streifenstruktur der Temperatursensorschicht
16: Drehmomentsensorik
D4: Gesamtdicke des Schichtaufbaus
D5: Dicke der Isolierschicht 5
D6: Dicke der druckempfindlichen Sensorschicht
D8: Dicke der Temperatursensorschicht
D10: Dicke der Verschleißschutzschicht
MA: Mittelachse
WL: Wälzkörperlaufbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1427946 B1 [0002, 0004]
EP 1058106 B1 [0005]
EP 1719992 B1 [0006]
WO 2016/116354 A1 [0006]
DE 102014216375 B3 [0024]
DE 102016217585 B3 [0033]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

H. Peeken, A. Köhler: „Moderne Messtechnik mittels aufgedampfter Geber in Gleit- und Wälzlagern“, KONSTRUKTION, Springer-Verlag, Berlin, DE, Vol. 32, Nr. 6/1980, Seiten 241 - 246 [0004]

Claims

Präzisionsbauteil (1) mit einem Sensorelement (2) zur Druck- und Temperaturmessung, mit folgendem Schichtaufbau (4) auf einem metallischen Grundwerkstoff (3): • eine auf dem Grundwerkstoff (3) befindliche Isolierschicht (5), • eine druckempfindliche Sensorschicht (6), • eine die druckempfindliche Schicht (6) abdeckende Isolierschicht (7), • eine auf dieser Isolierschicht (7) befindliche Temperatursensorschicht (8), • eine Isolierschicht (9), welche die Temperatursensorschicht (8) abdeckt, • eine Verschleißschutzschicht (10), welche bündig mit einer durch den Grundwerkstoff (3) gebildeten Wälzkontaktfläche (WL) abschließt.
Präzisionsbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die druckempfindliche Sensorschicht (6) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: - Konstantan, - Manganin, - NiCr, - Platin-Wolfram, - ein Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, - eine Kohlenstoffschicht, wobei die Temperatursensorschicht (8) mindestens eines der Elemente Ni, Cr, Ti, In, Sn, Ag, Au, Cu, Pt, Pd, C enthält.
Präzisionsbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Lagerring eines Wälzlagers ausgebildet ist, wobei durch die Verschleißschutzschicht (10) eine Wälzkörperlaufbahn (WL) ausgebildet ist und die druckempfindliche Sensorschicht (6) eine zur Mittelachse (ME) des Lagerrings (1) schräggestellte Streifenstruktur (13) beschreibt.
Präzisionsbauteil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensorschicht (8) ebenfalls eine zur Mittelachse (MA) des Lagerrings (1) schräggestellte Streifenstruktur (15) beschreibt, wobei die Streifenstrukturen (13, 15) beider Sensorschichten (6, 8) zueinander parallel ausgerichtet und zur Mittelachse (MA) des Lagerrings (1) um mindestens 30° und höchstens 60° schräg gestellt sind.
Präzisionsbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensorschicht (6, 8) eine Dicke (D₆, D₈) von mindestens 200 nm und höchstens 300 nm aufweist, die auf dem Grundwerkstoff (3) befindliche Isolierschicht (5) eine Dicke (D₆) von mindestens 1 µm und nicht mehr als 10 µm aufweist, die Verschleißschutzschicht (10) ebenfalls eine Dicke (D₁₀) von mindestens 1 µm und nicht mehr als 5 µm aufweist, und die Gesamtdicke (D₄) des Schichtaufbaus (4) nicht mehr als 30 µm beträgt.
Präzisionsbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißschutzschicht (10) eine organische Schutzschicht vorgesehen ist, welche mindestens einen der folgenden Stoffe enthält: - Polymer auf Epoxid-Basis, - Polyurethan, - Polybutylenterephthalat, - Acrylat, - Amorpher oder tetraedisch gebundener Kohlenstoff.
Präzisionsbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (10) als anorganische Schicht mindestens eine Hartstoffschicht aus einem der folgenden Materialien aufweist: - TiN, - TiC, - CrN, - CrC, - AIN.
Präzisionsbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zusätzlich zu dem Schichtaufbau (4) vorhandene Drehmomentsensorik (16).
Verfahren zur Aufbringung eines Sensorelements (2) auf einem Präzisionsbauteil (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den folgenden Schritten: • Erzeugung einer Ausnehmung (11) im Grundwerkstoff (3) des Präzisionsbauteils (1), • Einbringung einer Isolierschicht (5) in die Ausnehmung (11), • Beschichtung der Isolierschicht (5) mit einem druckempfindlichen Material (6), • Strukturierung des druckempfindlichen Materials (6), • Aufbringen einer weiteren Isolierschicht (7), • Beschichtung der weiteren Isolierschicht (7) mit einem Temperatursensormaterial (8), • Strukturierung des Temperatursensormaterials (8), • Nochmaliges Aufbringen einer Isolierschicht (9), • Aufbringen einer Verschleißschutzschicht (10) auf die Isolierschicht (9).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der nicht als Messschicht (6, 8) ausgebildeten Schichten (5, 7, 9, 10), das heißt der zur elektrischen Isolation und/oder zum Verschleißschutz vorgesehenen Schichten, in einem Vakuumabscheideverfahren hergestellt wird.