專利名稱：用于汽車的球窩關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)帶開口的殼體、一個(gè)具有軸頸和球形活節(jié)的球面軸頸，該球面軸頸以其球形活節(jié)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在殼體的開口中，其中軸頸通過一個(gè)設(shè)置在殼體中的孔從殼體中伸出、一個(gè)設(shè)置在殼體和軸頸之間的密封波紋管以及一個(gè)多件式的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置具有至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射器和至少一個(gè)傳感器。
如今關(guān)于轉(zhuǎn)向角以及載荷狀態(tài)或者彈簧撓度跳動(dòng)狀態(tài)方面的底盤數(shù)據(jù)通過汽車中合適的傳感器測(cè)定，以便將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娮酉到y(tǒng)，電子系統(tǒng)用于汽車動(dòng)力學(xué)控制或者例如用于汽車前大燈光線照射距離調(diào)節(jié)。這些傳感器是獨(dú)立的部件，通常通過機(jī)械裝置耦聯(lián)在底盤導(dǎo)桿上。另外致力于將這些傳感器集成在導(dǎo)桿的球窩關(guān)節(jié)中，這樣該關(guān)節(jié)本身就是傳感器裝置的部件。
在EP 0 617 206 A1中公開了一種球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)與殼體連接的球形座和一個(gè)與軸頸連接的球頭，該球頭可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體中。在球頭中設(shè)置了一個(gè)永磁體，一個(gè)設(shè)置在殼體中的磁性傳感器與其對(duì)置。該永磁體的磁性雙極垂直于球面軸頸的縱軸線，其中設(shè)置一個(gè)波紋管用于保護(hù)球窩關(guān)節(jié)免受環(huán)境影響。通過球頭在球形座中的轉(zhuǎn)動(dòng)該永磁體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣涉及此磁場(chǎng)敏感傳感器的磁場(chǎng)就會(huì)變化，并產(chǎn)生一個(gè)位置信號(hào)。附加產(chǎn)生的空間運(yùn)動(dòng)在為調(diào)節(jié)目的而進(jìn)行相應(yīng)處理的時(shí)候使用。
在DE 101 10 738 C1中公開了一種球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)殼體部分和一個(gè)具有螺栓部分和球頭部分的球頭螺栓，該球頭螺栓以其球頭部分可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在設(shè)置在殼體部分中的支架中。在球頭部分中設(shè)置了一個(gè)相對(duì)于球頭部分的中點(diǎn)沿徑向指向的永磁體，其中在支架中集成了一個(gè)磁場(chǎng)敏感傳感器元件。在球頭部分旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，永磁體相對(duì)于傳感器元件運(yùn)動(dòng)，使得可以測(cè)定球頭部分在支架中的相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。
這種球窩關(guān)節(jié)的缺點(diǎn)是，通過在球形活節(jié)的的支承區(qū)域中設(shè)置磁體和磁場(chǎng)敏感傳感器可能對(duì)球窩關(guān)節(jié)的摩擦特性有不利的影響。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種球窩關(guān)節(jié)，其中不會(huì)出現(xiàn)這種對(duì)摩擦特性的不利影響。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的球窩關(guān)節(jié)解決。優(yōu)選的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中描述。
按本發(fā)明的用于汽車的球窩關(guān)節(jié)具有一個(gè)設(shè)有開口的殼體、一個(gè)具有軸頸和球形活節(jié)的球面軸頸，該球面軸頸以其球形活節(jié)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在殼體的開口中，其中軸頸通過一個(gè)設(shè)置在殼體中的孔從該殼體中伸出、一個(gè)設(shè)置在殼體和軸頸之間的密封波紋管以及一個(gè)多件式的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置具有至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射器和至少一個(gè)傳感器，其中該測(cè)量裝置設(shè)置在球形活節(jié)的軸頸側(cè)端部和密封波紋管的軸頸側(cè)端部之間。
在按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)中，測(cè)量裝置完全設(shè)置在球形活節(jié)的支承區(qū)域外面，使得測(cè)量裝置對(duì)球窩關(guān)節(jié)的摩擦特性不會(huì)有不利的影響。另外測(cè)量裝置由密封波紋管保護(hù)防止環(huán)境影響，如污染和水。
另外通過按本發(fā)明將測(cè)量裝置設(shè)置在關(guān)節(jié)的所謂“喉部區(qū)域”相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)在球面軸頸相對(duì)于殼體的擺動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)的測(cè)量方面沒有限制。因此使用按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)可以按照關(guān)節(jié)的所有三個(gè)自由度來測(cè)量球面軸頸相對(duì)于殼體的擺動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)。
在按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)中，信號(hào)發(fā)射器和傳感器分別構(gòu)成了測(cè)量裝置的一部分，其中為確定球面軸頸相對(duì)于殼體的擺動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)優(yōu)選將測(cè)量裝置的一部分設(shè)置在軸頸上，而將測(cè)量裝置的另一部分設(shè)置在殼體上。殼體的包圍孔的邊緣區(qū)域特別適用于固定傳感器或者信號(hào)發(fā)射器。
當(dāng)信號(hào)發(fā)射器產(chǎn)生雙極場(chǎng)時(shí)，對(duì)于球面軸頸的擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)進(jìn)行同時(shí)測(cè)量已證明是有利的。根據(jù)雙極場(chǎng)的指向和強(qiáng)度能夠以簡(jiǎn)單的方式通過一個(gè)或者多個(gè)傳感器識(shí)別出球面軸頸的擺動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)。作為雙極場(chǎng)可以選擇電場(chǎng)，但是由于磁場(chǎng)的干擾不敏感性優(yōu)選磁場(chǎng)作為雙極場(chǎng)，其中信號(hào)發(fā)射器是磁體，而傳感器是磁場(chǎng)敏感傳感器。對(duì)于磁場(chǎng)敏感傳感器所有常用的磁性傳感器都適用，其中根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合例如可以使用霍爾傳感器或者磁阻傳感器。
但是按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)并不限于磁場(chǎng)或者電場(chǎng)的測(cè)量，因此也可以用于光學(xué)或者聲學(xué)(例如超聲)測(cè)量，其例如可以通過測(cè)定反射變化(強(qiáng)度)或者對(duì)準(zhǔn)的平面的干涉來確定球面軸頸的偏轉(zhuǎn)或者旋轉(zhuǎn)。也可以使用感應(yīng)方法或者運(yùn)行時(shí)間測(cè)量或者將前述測(cè)量方法相組合使用。
如果使用磁性信號(hào)發(fā)射器，其可以是永磁體。但是信號(hào)發(fā)射器特別也可以是電磁體，其中給由磁場(chǎng)引起的電流疊加一個(gè)信號(hào)或者可以調(diào)整由磁場(chǎng)引起的電流。由此獲得的對(duì)磁場(chǎng)的調(diào)整可以充分利用測(cè)量時(shí)的附加效果。
在旋轉(zhuǎn)角度小時(shí)，使用一個(gè)傳感器來測(cè)量球面軸頸的擺動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)就已經(jīng)足夠了。但是在旋轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，設(shè)置多個(gè)傳感器或者多個(gè)信號(hào)發(fā)射器是有利的，其中使用兩個(gè)傳感器就已經(jīng)能夠獲得良好的結(jié)果了。翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的區(qū)別可以由傳感器的各個(gè)信號(hào)計(jì)算獲得，這些傳感器優(yōu)選設(shè)置在一個(gè)圓周上。
傳感器的數(shù)量越多，在測(cè)量時(shí)可獲得的分辨率就越高。其中可以將多個(gè)傳感器作為所謂的傳感器陣列集成在一個(gè)模塊中。這些傳感器也可以提供矢量測(cè)量值，其有利于計(jì)算雙極場(chǎng)的定向。
該測(cè)量裝置優(yōu)選具有兩個(gè)信號(hào)發(fā)射器和三個(gè)傳感器，由此也可以毫無問題地測(cè)定例如大于90°的較大的旋轉(zhuǎn)角。在此當(dāng)將兩個(gè)信號(hào)發(fā)射器徑向相對(duì)地布置在軸頸上、并將傳感器構(gòu)成三角形角點(diǎn)地設(shè)置在殼體的包圍孔的邊緣區(qū)域上時(shí)已經(jīng)證明是有利的。
使用多個(gè)信號(hào)發(fā)射器和多個(gè)傳感器可以避免傳感器在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互疊加時(shí)提供不明確的信息。如果使用三個(gè)傳感器，甚至可以基本上排除測(cè)量時(shí)的死點(diǎn)。
如果將兩個(gè)信號(hào)發(fā)射器是相互徑向相對(duì)地設(shè)置在軸頸上的磁體，那么特別是第一磁體的北極與第二磁體的南極相對(duì)置，而第二磁體的北極與第一磁體的南極相對(duì)置。另外所獲得的每個(gè)磁體的磁力線位于垂直于球面軸頸的中間縱軸線的平面內(nèi)。在此優(yōu)選設(shè)置在殼體的包圍孔的邊緣區(qū)域上的傳感器特別是磁場(chǎng)敏感傳感器。
代替雙極場(chǎng)也可以使用四極場(chǎng)或者其它不同幾何形狀的場(chǎng)，其中這些場(chǎng)例如可以是磁場(chǎng)，其由具有相應(yīng)極的磁化的環(huán)產(chǎn)生，環(huán)安置在軸頸上。
下面根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例參考附圖來描述本發(fā)明。
附圖示出


圖1示出了按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的一種實(shí)施例的剖面圖；圖2示出了該實(shí)施例按圖1的剖切線A-A′的示意剖面圖；圖3示出了具有處理單元的測(cè)量裝置的示意方框圖；圖4示出了一種具有電磁體和致動(dòng)電子裝置的改進(jìn)實(shí)施例的示意方框圖；圖5示出了傳感器陣列的示意圖。
從圖1中可以看到按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的一種實(shí)施例，其中具有軸頸2和球形活節(jié)3的球面軸頸1在中間連接有軸瓦4情況下可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在殼體6中的開口5中。球面軸頸1以其軸頸2通過設(shè)置在殼體6中的孔7從殼體中伸出，其中殼體6在一個(gè)與孔7相對(duì)的端部通過蓋8封閉。蓋8與軸瓦4的一個(gè)徑向突出部分9一起嵌入設(shè)置在殼體6中的環(huán)形槽10中，使得蓋8以及軸瓦4形狀配合地固定在殼體6上。
在殼體6和軸頸2之間設(shè)置了一個(gè)密封波紋管11，其以殼體側(cè)的端部插入在殼體6中構(gòu)成的槽12中并通過鎖緊環(huán)13夾緊。密封波紋管11在其軸頸側(cè)的端部具有一個(gè)密封區(qū)域14，其密封地貼靠在球面軸頸1的軸頸2上。
在軸頸2中設(shè)置了兩個(gè)空隙15和16(見圖2)，其中各設(shè)置了一個(gè)磁體17或者18。磁體17和18在此相互徑向相對(duì)地設(shè)置在軸頸2上，其中磁體17的北極N與磁體18的南極S相對(duì)，而磁體18的北極N與磁體17的南極S相對(duì)(見圖2)。磁體17和18在軸頸2上設(shè)置在密封區(qū)域14的高度上，其中在每個(gè)磁體17、18中引起的磁力線位于垂直于球面軸頸的中間縱軸線L延伸的平面中。
在殼體的包圍孔7的邊緣區(qū)域19上設(shè)置了三個(gè)傳感器20、21和22(見圖2)并且位于一個(gè)圓周上，這些傳感器可以測(cè)定來自磁體17和18的磁場(chǎng)。對(duì)由傳感器測(cè)定的信號(hào)借助于電子處理單元25(見圖3)進(jìn)行的處理提供了球面軸頸1相對(duì)于殼體6的擺動(dòng)角α和/或旋轉(zhuǎn)角γ。
從圖2可以看到沿著圖1的剖切線A-A′的剖面的俯視圖，其中為了清楚起見只示出了具有空隙15和16和磁體17和18的剖開的軸頸2以及三個(gè)磁場(chǎng)敏感傳感器20、21和22。通過磁體17和18引起的磁場(chǎng)曲線由線23示出。
如從圖2可以看到，磁場(chǎng)敏感傳感器20、21和22設(shè)置在三角形的角點(diǎn)上，其中這兩個(gè)磁體17和18位于三角形面的內(nèi)部。
從圖3可以看到一個(gè)電路的示意圖，其中三個(gè)傳感器20、21和22通過電線24與電子處理單元25連接。傳感器20、21和22以及信號(hào)發(fā)射器17、18在此構(gòu)成了多件式測(cè)量裝置M的部件，該測(cè)量裝置用虛線示出。
在可以從圖1至3看到的實(shí)施例中，磁體17和18是永磁體。根據(jù)由圖4可以看到的變型方案，磁體17和18可以是電磁體26和27，其從致動(dòng)電子裝置28通過供電線路29來供電。在此可以給場(chǎng)產(chǎn)生的電流疊加一個(gè)附加的信號(hào)。
圖5示出了多個(gè)傳感器30、31、32，其作為所謂的傳感器陣列33組合在一個(gè)模塊中?？梢詮膱D1至3中看到的傳感器20、21和22可以分別或者整體通過一個(gè)或者多個(gè)這種傳感器陣列33代替或者補(bǔ)充，其中傳感器30、31和32是磁場(chǎng)敏感傳感器。
附圖標(biāo)記1 球面軸頸2 軸頸3 球形活節(jié)4 軸瓦5 殼體中的開口6 殼體7 殼體中的孔8 蓋9 軸瓦的徑向突出部分10殼體中的環(huán)形槽11密封波紋管12殼體中的波紋管槽13鎖緊環(huán)14密封波紋管的密封區(qū)域15、16軸頸中的空隙17、18磁體19邊緣區(qū)域20、21、22磁場(chǎng)敏感傳感器23磁場(chǎng)24電線25電子處理單元26、27電磁體28致動(dòng)電子裝置29供電線路L 中間縱軸線M 多件式測(cè)量裝置N 磁體的北極S 磁體的南極α 擺動(dòng)角γ 旋轉(zhuǎn)角
權(quán)利要求
1.一種用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)帶開口(5)的殼體(6)、一個(gè)具有軸頸(2)和球形活節(jié)(3)的球面軸頸(1)，球面軸頸以其球形活節(jié)(3)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在殼體(6)的開口(5)中，其中軸頸(2)通過一個(gè)設(shè)置在殼體中的孔(7)從殼體中伸出、一個(gè)設(shè)置在殼體(6)和軸頸(2)之間的密封波紋管(11)以及一個(gè)多件式的測(cè)量裝置(M)，該測(cè)量裝置具有至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射器(17、18)和至少一個(gè)傳感器(20、21、22)，其特征在于該測(cè)量裝置(M)設(shè)置在球形活節(jié)(3)的軸頸側(cè)端部和密封波紋管(11)的軸頸側(cè)端部之間。
2.按權(quán)利要求1所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述測(cè)量裝置(M)的一部分設(shè)置在軸頸(2)上，所述測(cè)量裝置(M)的另一部分設(shè)置在殼體(6)上。
3.按權(quán)利要求1或2所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述測(cè)量裝置(M)的一部分設(shè)置在殼體(6)的包圍孔(7)的邊緣區(qū)域(19)上。
4.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述信號(hào)發(fā)射器(17、18)用于產(chǎn)生雙極場(chǎng)。
5.按權(quán)利要求4所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述信號(hào)發(fā)射器(17、18)由一個(gè)磁體構(gòu)成，而傳感器(20、21、22)由磁場(chǎng)敏感傳感器構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求5所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述信號(hào)發(fā)射器(17、18)由永磁體或者由電磁體(26、27)構(gòu)成。
7.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述測(cè)量裝置(M)具有多個(gè)信號(hào)發(fā)射器(17、18)和多個(gè)傳感器(20、21、22)。
8.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述測(cè)量裝置(M)具有兩個(gè)信號(hào)發(fā)射器(17、18)和三個(gè)傳感器(20、21、22)。
9.按權(quán)利要求8所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述兩個(gè)信號(hào)發(fā)射器(17、18)相互徑向相對(duì)地設(shè)置在軸頸(2)上，并且所述傳感器(20、21、22)設(shè)置在殼體(6)的包圍孔(7)的邊緣區(qū)域(19)上并且構(gòu)成了三角形的角點(diǎn)。
全文摘要
一種用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)帶開口(5)的殼體(6)、一個(gè)具有軸頸(2)和球形活節(jié)(3)的球面軸頸(1)，球面軸頸以其球形活節(jié)(3)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在殼體(6)的開口(5)中，其中軸頸(2)通過一個(gè)設(shè)置在殼體中的孔(7)從殼體中伸出、一個(gè)設(shè)置在殼體(6)和軸頸(2)之間的密封波紋管(11)以及一個(gè)多件式的測(cè)量裝置(M)，該測(cè)量裝置具有至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射器(17、18)和至少一個(gè)傳感器(20、21、22)，其中該測(cè)量裝置設(shè)置在球形活節(jié)(3)的軸頸側(cè)端部和密封波紋管(11)的軸頸側(cè)端部之間。
文檔編號(hào)G01M99/00GK1875197SQ200480032217
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者J·格雷伯爾, J·施普拉特 申請(qǐng)人:Zf 腓特烈港股份公司