用于汽车的球窝关节
2019-11-22

用于汽车的球窝关节

一种用于汽车的球窝关节,具有一个带开口(5)的壳体(6)、一个具有轴颈(2)和球形活节(3)的球面轴颈(1),球面轴颈以其球形活节(3)可旋转和可摆动地支承在壳体(6)的开口(5)中,其中轴颈(2)通过一个设置在壳体中的孔(7)从壳体中伸出、一个设置在壳体(6)和轴颈(2)之间的密封波纹管(11)以及一个多件式的测量装置(M),该测量装置具有至少一个信号发射器(17、18)和至少一个传感器(20、21、22),其中该测量装置设置在球形活节(3)的轴颈侧端部和密封波纹管(11)的轴颈侧端部之间。

用于汽车的球窝关节技术领域本发明涉及一种用于汽车的球窝关节,具有一个带开口的壳体、一个具有轴颈和球形活节的球面轴颈,该球面轴颈以其球形活节可旋^T^r地支承在壳体的开口中,其中,5i^:—个设置在壳体中的孔从壳体中伸出、一个设置在壳体和轴颈之间的密封波紋管以及一个多件式的测量装置,该测量装置具有至少一个信号发射器和至少一个传感器。背景技术如今关于转向角以及载荷状态或者弹簧挠度跳动状态方面的底盘数据通过汽车中合适的传感器测定,以便将数据传输到电子系统,电子系统用于汽车动力学控制或者例如用于汽车前大灯光线照射距离调节。这些传感器是独立的部件,通常通过机械装置耦联在底盘导杆上。另外致力于将这些传感器集成在导杆的球窝关节中,这样该关节本身就是传感器装置的部件。在EP0617260Al中公开了一种球窝关节,具有一个与壳体连接的球形座和一个与轴颈连接的球头,该球头可旋转地支承在壳体中。在球头中设置了一个永磁体,一个设置在壳体中的磁性传感器与其对置。该永磁体的磁性双极垂直于球面轴颈的纵轴线,其中设置一个波紋管用于保护球窝关节免受环境影响。通过球头在球形座中的转动该永磁体一起转动,这样涉及此磁场敏感传感器的磁场就会变化,并产生一个位置信号。附加产生的空间运动在为调节目的而进行相应处理的时候使用。在DE10110738Cl中公开了一种球窝关节,具有一个壳体部分和一个具有螺栓部分和球头部分的球头螺栓,该球头螺栓以其球头部分可旋转和可摆动地支承在设置在壳体部分中的支架中。在球头部分中设置了一个相对于球头部分的中点沿径向指向的永磁体,其中在支架中集成了一个磁场敏感传感器元件。在球头部分旋转运动时,永磁体相对于传感器元件运动,使得可以测定球头部分在支架中的相对旋转位置。这种球窝关节的缺点是,通过在球形活节的的支承区域中设置磁体和磁场敏感传感器可能对球窝关节的摩擦特性有不利的影响。发明内容本发明的任务在于提供一种球窝关节,其中不会出现这种对摩擦特性的不利影响。该任务根据本发明通过一种用于汽车的球窝关节解决,所述球窝关节具有一个带开口的壳体、一个具有轴颈和球形活节的球面轴颈,球面轴颈以其球形活节可旋转和可摆动地支承在壳体的开口中,其中轴颈通过一个设置在壳体中的孔从壳体中伸出、一个设置在壳体和轴颈之间的密封波紋管以及一个多件式的测量装置,该测量装置具有至少一个信号发射器和至少一个传感器,其特征在于:该测量装置设置在球形活节的轴颈侧端部和密封波紋管的轴颈側端部之间。本发明还给出了优选的改进方案。按本发明的用于汽车的球窝关节具有一个设有开口的壳体、一个具有轴颈和球形活节的球面轴颈,该球面轴颈以其球形活节可旋转和可摆动地支承在壳体的开口中,其中轴颈通过一个设置在壳体中的孔从该壳体中伸出、一个设置在壳体和轴颈之间的密封波紋管以及一个多件式的测量装置,该测量装置具有至少一个信号发射器和至少一个传感器,其中该测量装置设置在球形活节的轴颈侧端部和密封波紋管的轴颈侧端部之间。在按本发明的球窝关节中,测量装置完全设置在球形活节的支承区域外面,使得测量装置对球窝关节的摩擦特性不会有不利的影响。另外测量装置由密封波紋管保护防止环境影响,如污染和水。另外通过按本发明将测量装置设置在关节的所谓"喉部区域"相对于现有技术在球面轴颈相对于壳体的摆动和/或旋转的测量方面没有限制。因此使用按本发明的球窝关节可以按照关节的所有三个自由度来测量球面轴颈相对于壳体的摆动和/或旋转。在按本发明的球窝关节中,信号发射器和传感器分别构成了测量装置的一部分,其中为确定球面轴颈相对于壳体的摆动和/或旋转优选将测量装置的一部分设置在轴颈上,而将测量装置的另一部分设置在壳体上。壳体的包围孔的边缘区域特别适用于固定传感器或者信号发射器。当信号发射器产生双极场时,对于球面轴颈的摆动和旋转进行同时测量已证明是有利的。根据双极场的指向和强度能够以简单的方式通过一个或者多个传感器识别出球面轴颈的摆动和/或旋转。作为双极场可以选择电场,但是由于磁场的干扰不敏感性优选磁场作为双极场,其中信号发射器是磁体,而传感器是磁场敏感传感器。对于磁场敏感传感器所有常用的磁性传感器都适用,其中根据应用场合例如可以使用霍尔传感器或者磁阻传感器。但是按本发明的球窝关节并不限于磁场或者电场的测量,因此也可以用于光学或者声学(例如超声)测量,其例如可以通过测定反射变化(强度)或者对准的平面的干涉来确定球面轴颈的偏转或者旋转。也可以使用感应方法或者运行时间测量或者将前述测量方法相组合4吏用。如果使用磁性信号发射器,其可以是永磁体。但是信号发射器特别也可以是电磁体,其中给由磁场引起的电流叠加一个信号或者可以调整由磁场引起的电流。由此获得的对磁场的调整可以充分利用测量时的附加效果。在旋转角度小时,使用一个传感器来测量球面轴颈的摆动和/或旋转就已经足够了。但是在旋转角度较大时,设置多个传感器或者多个信号发射器是有利的,其中使用两个传感器就已经能够获得良好的结果了。翻转运动和旋转运动之间的区别可以由传感器的各个信号计算获得,这些传感器优选设置在一个圃周上。传感器的数量越多,在测量时可获得的分辨率就越高。其中可以将多个传感器作为所谓的传感器阵列集成在一个模块中。这些传感器也可以提供矢量测量值,其有利于计算双极场的定向。该测量装置优选具有两个信号发射器和三个传感器,由此也可以毫无问题地测定例如大于90°的较大的旋转角。在此当将两个信号发射器径向相对地布置在轴颈上、并将传感器构成三角形角点地设置在壳体的包围孔的边缘区域上时已经证明是有利的。使用多个信号发射器和多个传感器可以避免传感器在旋转运动和翻转运动相互叠加时提供不明确的信息。如果使用三个传感器,甚至可以基本上排除测量时的死点。如果将两个信号发射器是相互径向相对地设置在轴颈上的磁体,那么特别是第一磁体的北极与第二磁体的南极相对置,而第二磁体的北极与第一磁体的南极相对置。另外所获得的每个磁体的磁力线位于垂直于球面轴颈的中间纵轴线的平面内。在此优选设置在壳体的包围孔的边缘区域上的传感器特别是磁场敏感传感器。代替双极场也可以使用四极场或者其它不同几何形状的场,其中这些场例如可以是磁场,其由具有相应极的磁化的环产生,环安置在轴颈上。附图说明下面根据优选的实施例参考附图来描述本发明。附图示出:图1示出了按本发明的球窝关节的一种实施例的剖面图;图2示出了该实施例按图1的剖切线A-A'的示意剖面图;图3示出了具有处理单元的测量装置的示意方框图;图4示出了一种具有电磁体和致动电子装置的改进实施例的示意方框图;图5示出了传感器阵列的示意图。具体实施方式从图1中可以看到按本发明的球窝关节的一种实施例,其中具有轴颈2和球形活节3的球面轴颈1在中间连接有轴瓦4情况下可旋转和可摆动地支承在壳体6中的开口5中。球面轴颈1以其轴颈2通过设置在壳体6中的孔7从壳体中伸出,其中壳体6在一个与孔7相对的端部通过盖8封闭。盖8与轴瓦4的一个径向突出部分9一起嵌入设置在壳体6中的环形槽10中,使得盖8以及轴瓦4形状配合地固定在壳体6上。在壳体6和轴颈2之间设置了一个密封波紋管11,其以壳体侧的端部插入在壳体6中构成的槽12中并通过锁紧环13夹紧。密封波紋管11在其轴颈侧的端部具有一个密封区域l4,其密封地贴靠在球面轴颈1的轴颈2上。在轴颈2中设置了两个空隙15和16(见图2),其中各设置了一个磁体17或者18。磁体17和18在此相互径向相对地设置在轴颈2上,其中磁体17的北极N与磁体18的南极S相对,而磁体18的北极N与磁体17的南极S相对(见图2)。磁体17和18在轴颈2上设置在密封区域14的高度上,其中在每个磁体17、18中引起的磁力线位于垂直于球面轴颈的中间纵轴线L延伸的平面中。在壳体的包围孔7的边缘区域19上设置了三个传感器20、21和22(见图2)并且位于一个圓周上,这些传感器可以测定来自磁体17和18的磁场。对由传感器测定的信号借助于电子处理单元25(见图3)进行的处理提供了球面轴颈l相对于壳体6的摆动角a和/或旋转角y。从图2可以看到沿着图1的剖切线a-a'的剖面的俯视图,其中为了清楚起见只示出了具有空隙15和16和磁体17和18的剖开的轴颈2以及三个磁场敏感传感器20、21和22。通过磁体17和18引起的磁场曲线由线23示出。如从图2可以看到,磁场敏感传感器20、21和22设置在三角形的角点上,其中这两个磁体17和18位于三角形面的内部。从图3可以看到一个电路的示意图,其中三个传感器20、21和22通过电线24与电子处理单元25连接。传感器20、21和22以及信号发射器17、18在此构成了多件式测量装置m的部件,该测量装置用虚线示出。在可以从图1至3看到的实施例中,磁体17和18是永磁体。根据由图4可以看到的变型方案,磁体17和18可以是电磁体26和27,其从致动电子装置28通过供电线路29来供电。在此可以给场产生的电流叠加一个附加的信号。图5示出了多个传感器30、31、32,其作为所谓的传感器阵列33组合在一个模块中。可以从图1至3中看到的传感器20、21和22可以分别或者整体通过一个或者多个这种传感器阵列33代替或者补充,其中传感器30、31和32是磁场敏感传感器。附图标记1球面轴颈2轴颈3球形活节4轴瓦5壳体中的开口6壳体7壳体中的孔8盖9轴瓦的径向突出部分10壳体中的环形槽11密封波紋管12壳体中的波紋管槽13锁紧环14密封波紋管的密封区域15、16轴颈中的空隙17、18磁体19边缘区域20、21、22磁场敏感传感器23磁场24电线25电子处理单元26、27电磁体28致动电子装置29供电线路L中间纵轴线M多件式测量装置N磁体的北极S磁体的南极a摆动角Y旋转角

用于汽车的球窝关节技术领域本发明涉及一种用于汽车的球窝关节,具有一个带开口的壳体、一个具有轴颈和球形活节的球面轴颈,该球面轴颈以其球形活节可旋^T^r地支承在壳体的开口中,其中,5i^:—个设置在壳体中的孔从壳体中伸出、一个设置在壳体和轴颈之间的密封波紋管以及一个多件式的测量装置,该测量装置具有至少一个信号发射器和至少一个传感器。背景技术如今关于转向角以及载荷状态或者弹簧挠度跳动状态方面的底盘数据通过汽车中合适的传感器测定,以便将数据传输到电子系统,电子系统用于汽车动力学控制或者例如用于汽车前大灯光线照射距离调节。这些传感器是独立的部件,通常通过机械装置耦联在底盘导杆上。另外致力于将这些传感器集成在导杆的球窝关节中,这样该关节本身就是传感器装置的部件。在EP0617260Al中公开了一种球窝关节,具有一个与壳体连接的球形座和一个与轴颈连接的球头,该球头可旋转地支承在壳体中。在球头中设置了一个永磁体,一个设置在壳体中的磁性传感器与其对置。该永磁体的磁性双极垂直于球面轴颈的纵轴线,其中设置一个波紋管用于保护球窝关节免受环境影响。通过球头在球形座中的转动该永磁体一起转动,这样涉及此磁场敏感传感器的磁场就会变化,并产生一个位置信号。附加产生的空间运动在为调节目的而进行相应处理的时候使用。在DE10110738Cl中公开了一种球窝关节,具有一个壳体部分和一个具有螺栓部分和球头部分的球头螺栓,该球头螺栓以其球头部分可旋转和可摆动地支承在设置在壳体部分中的支架中。在球头部分中设置了一个相对于球头部分的中点沿径向指向的永磁体,其中在支架中集成了一个磁场敏感传感器元件。在球头部分旋转运动时,永磁体相对于传感器元件运动,使得可以测定球头部分在支架中的相对旋转位置。这种球窝关节的缺点是,通过在球形活节的的支承区域中设置磁体和磁场敏感传感器可能对球窝关节的摩擦特性有不利的影响。发明内容本发明的任务在于提供一种球窝关节,其中不会出现这种对摩擦特性的不利影响。该任务根据本发明通过一种用于汽车的球窝关节解决,所述球窝关节具有一个带开口的壳体、一个具有轴颈和球形活节的球面轴颈,球面轴颈以其球形活节可旋转和可摆动地支承在壳体的开口中,其中轴颈通过一个设置在壳体中的孔从壳体中伸出、一个设置在壳体和轴颈之间的密封波紋管以及一个多件式的测量装置,该测量装置具有至少一个信号发射器和至少一个传感器,其特征在于:该测量装置设置在球形活节的轴颈侧端部和密封波紋管的轴颈側端部之间。本发明还给出了优选的改进方案。按本发明的用于汽车的球窝关节具有一个设有开口的壳体、一个具有轴颈和球形活节的球面轴颈,该球面轴颈以其球形活节可旋转和可摆动地支承在壳体的开口中,其中轴颈通过一个设置在壳体中的孔从该壳体中伸出、一个设置在壳体和轴颈之间的密封波紋管以及一个多件式的测量装置,该测量装置具有至少一个信号发射器和至少一个传感器,其中该测量装置设置在球形活节的轴颈侧端部和密封波紋管的轴颈侧端部之间。在按本发明的球窝关节中,测量装置完全设置在球形活节的支承区域外面,使得测量装置对球窝关节的摩擦特性不会有不利的影响。另外测量装置由密封波紋管保护防止环境影响,如污染和水。另外通过按本发明将测量装置设置在关节的所谓"喉部区域"相对于现有技术在球面轴颈相对于壳体的摆动和/或旋转的测量方面没有限制。因此使用按本发明的球窝关节可以按照关节的所有三个自由度来测量球面轴颈相对于壳体的摆动和/或旋转。在按本发明的球窝关节中,信号发射器和传感器分别构成了测量装置的一部分,其中为确定球面轴颈相对于壳体的摆动和/或旋转优选将测量装置的一部分设置在轴颈上,而将测量装置的另一部分设置在壳体上。壳体的包围孔的边缘区域特别适用于固定传感器或者信号发射器。当信号发射器产生双极场时,对于球面轴颈的摆动和旋转进行同时测量已证明是有利的。根据双极场的指向和强度能够以简单的方式通过一个或者多个传感器识别出球面轴颈的摆动和/或旋转。作为双极场可以选择电场,但是由于磁场的干扰不敏感性优选磁场作为双极场,其中信号发射器是磁体,而传感器是磁场敏感传感器。对于磁场敏感传感器所有常用的磁性传感器都适用,其中根据应用场合例如可以使用霍尔传感器或者磁阻传感器。但是按本发明的球窝关节并不限于磁场或者电场的测量,因此也可以用于光学或者声学(例如超声)测量,其例如可以通过测定反射变化(强度)或者对准的平面的干涉来确定球面轴颈的偏转或者旋转。也可以使用感应方法或者运行时间测量或者将前述测量方法相组合4吏用。如果使用磁性信号发射器,其可以是永磁体。但是信号发射器特别也可以是电磁体,其中给由磁场引起的电流叠加一个信号或者可以调整由磁场引起的电流。由此获得的对磁场的调整可以充分利用测量时的附加效果。在旋转角度小时,使用一个传感器来测量球面轴颈的摆动和/或旋转就已经足够了。但是在旋转角度较大时,设置多个传感器或者多个信号发射器是有利的,其中使用两个传感器就已经能够获得良好的结果了。翻转运动和旋转运动之间的区别可以由传感器的各个信号计算获得,这些传感器优选设置在一个圃周上。传感器的数量越多,在测量时可获得的分辨率就越高。其中可以将多个传感器作为所谓的传感器阵列集成在一个模块中。这些传感器也可以提供矢量测量值,其有利于计算双极场的定向。该测量装置优选具有两个信号发射器和三个传感器,由此也可以毫无问题地测定例如大于90°的较大的旋转角。在此当将两个信号发射器径向相对地布置在轴颈上、并将传感器构成三角形角点地设置在壳体的包围孔的边缘区域上时已经证明是有利的。使用多个信号发射器和多个传感器可以避免传感器在旋转运动和翻转运动相互叠加时提供不明确的信息。如果使用三个传感器,甚至可以基本上排除测量时的死点。如果将两个信号发射器是相互径向相对地设置在轴颈上的磁体,那么特别是第一磁体的北极与第二磁体的南极相对置,而第二磁体的北极与第一磁体的南极相对置。另外所获得的每个磁体的磁力线位于垂直于球面轴颈的中间纵轴线的平面内。在此优选设置在壳体的包围孔的边缘区域上的传感器特别是磁场敏感传感器。代替双极场也可以使用四极场或者其它不同几何形状的场,其中这些场例如可以是磁场,其由具有相应极的磁化的环产生,环安置在轴颈上。附图说明下面根据优选的实施例参考附图来描述本发明。附图示出:图1示出了按本发明的球窝关节的一种实施例的剖面图;图2示出了该实施例按图1的剖切线A-A'的示意剖面图;图3示出了具有处理单元的测量装置的示意方框图;图4示出了一种具有电磁体和致动电子装置的改进实施例的示意方框图;图5示出了传感器阵列的示意图。具体实施方式从图1中可以看到按本发明的球窝关节的一种实施例,其中具有轴颈2和球形活节3的球面轴颈1在中间连接有轴瓦4情况下可旋转和可摆动地支承在壳体6中的开口5中。球面轴颈1以其轴颈2通过设置在壳体6中的孔7从壳体中伸出,其中壳体6在一个与孔7相对的端部通过盖8封闭。盖8与轴瓦4的一个径向突出部分9一起嵌入设置在壳体6中的环形槽10中,使得盖8以及轴瓦4形状配合地固定在壳体6上。在壳体6和轴颈2之间设置了一个密封波紋管11,其以壳体侧的端部插入在壳体6中构成的槽12中并通过锁紧环13夹紧。密封波紋管11在其轴颈侧的端部具有一个密封区域l4,其密封地贴靠在球面轴颈1的轴颈2上。在轴颈2中设置了两个空隙15和16(见图2),其中各设置了一个磁体17或者18。磁体17和18在此相互径向相对地设置在轴颈2上,其中磁体17的北极N与磁体18的南极S相对,而磁体18的北极N与磁体17的南极S相对(见图2)。磁体17和18在轴颈2上设置在密封区域14的高度上,其中在每个磁体17、18中引起的磁力线位于垂直于球面轴颈的中间纵轴线L延伸的平面中。在壳体的包围孔7的边缘区域19上设置了三个传感器20、21和22(见图2)并且位于一个圓周上,这些传感器可以测定来自磁体17和18的磁场。对由传感器测定的信号借助于电子处理单元25(见图3)进行的处理提供了球面轴颈l相对于壳体6的摆动角a和/或旋转角y。从图2可以看到沿着图1的剖切线a-a'的剖面的俯视图,其中为了清楚起见只示出了具有空隙15和16和磁体17和18的剖开的轴颈2以及三个磁场敏感传感器20、21和22。通过磁体17和18引起的磁场曲线由线23示出。如从图2可以看到,磁场敏感传感器20、21和22设置在三角形的角点上,其中这两个磁体17和18位于三角形面的内部。从图3可以看到一个电路的示意图,其中三个传感器20、21和22通过电线24与电子处理单元25连接。传感器20、21和22以及信号发射器17、18在此构成了多件式测量装置m的部件,该测量装置用虚线示出。在可以从图1至3看到的实施例中,磁体17和18是永磁体。根据由图4可以看到的变型方案,磁体17和18可以是电磁体26和27,其从致动电子装置28通过供电线路29来供电。在此可以给场产生的电流叠加一个附加的信号。图5示出了多个传感器30、31、32,其作为所谓的传感器阵列33组合在一个模块中。可以从图1至3中看到的传感器20、21和22可以分别或者整体通过一个或者多个这种传感器阵列33代替或者补充,其中传感器30、31和32是磁场敏感传感器。附图标记1球面轴颈2轴颈3球形活节4轴瓦5壳体中的开口6壳体7壳体中的孔8盖9轴瓦的径向突出部分10壳体中的环形槽11密封波紋管12壳体中的波紋管槽13锁紧环14密封波紋管的密封区域15、16轴颈中的空隙17、18磁体19边缘区域20、21、22磁场敏感传感器23磁场24电线25电子处理单元26、27电磁体28致动电子装置29供电线路L中间纵轴线M多件式测量装置N磁体的北极S磁体的南极a摆动角Y旋转角

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