WO2005057028A1 - Kugelhülsengelenk mit sensor - Google Patents

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    • Y10T403/32951—Transverse pin or stud
    • Y10T403/32967—Attached to or integral with one member

Definitions

  • the invention relates to a ball-and-socket joint for a motor vehicle, with a housing, a ball-and-socket joint extending from both sides of the housing and having a through-hole and a bearing area, which is mounted with the bearing area in the housing such that two of the ball-and-socket and the housing are relative mutually rotatable and pivotable joint parts are formed.
  • DE 100 23 602 C2 discloses a spherical sleeve joint with an articulated housing, a spherical sleeve provided with a spherical bearing surface and a bearing shell enclosing the bearing surface, which is received in a recess in the joint housing, the spherical sleeve being provided with a through hole and emerging from the housing on both sides extends out.
  • a sensor which is also referred to as a level sensor.
  • This sensor is installed as a separate assembly in the wheel arch and connected to a handlebar via a linkage.
  • additional components are required, which firstly take up a lot of installation space and secondly are quite susceptible to damage from Falling rocks. Third, the assembly effort is quite high and adjustment steps are required.
  • a ball joint with a ball socket connected to a housing and a ball head connected with a pin is known, which is rotatably mounted in the housing.
  • a permanent magnet is arranged in the ball head, which is opposite a magnetic sensor arranged in the housing.
  • the magnetic dipole of the permanent magnet is oriented perpendicular to the longitudinal axis of the ball stud, a bellows being provided to protect the ball joint from environmental influences.
  • a ball joint with a housing section and a ball pin having a bolt section and a ball section is known, which is rotatably and pivotably mounted with its ball section in a receptacle provided in the housing section.
  • a permanent magnet is arranged in the spherical section in radial alignment with the center of the spherical section, a magnetic field-sensitive sensor element being integrated in the receptacle.
  • Rotary movement of the spherical section moves the permanent magnet relative to the sensor element, so that the relative rotational position of the spherical section can be detected in the receptacle.
  • the sensor / magnet arrangements integrated in a ball joint cannot be transferred to a ball sleeve joint, since the housing of a ball sleeve joint does not have a bottom surface or housing cover facing away from the joint pin on which the Sensor could be attached. Furthermore, at the point at which the magnet is fastened in the joint ball, a flange is provided with a through-hole in a ball sleeve, so that a magnet fastened there would block the through-hole.
  • Ball sleeve joints are increasingly used in the chassis of passenger cars, so that starting from this prior art, the object of the invention is to create a ball sleeve joint by means of which the pivoting and / or rotation of the ball sleeve relative to the housing can be detected.
  • the spherical sleeve joint according to the invention for a motor vehicle has a housing and a spherical sleeve extending out of the housing on both sides and having a through hole and a bearing area, which is mounted with the bearing area in the housing in such a way that two of the ball sleeve and of the housing are rotatable relative to one another and pivotable hinge parts are formed.
  • Articulated parts arranged a sensor which interacts with a signal transmitter arranged on the other articulated part, both the sensor and the signal transmitter being arranged between the through bore and the housing or the housing wall.
  • the sensor and the signal generator together form an angle measuring arrangement with which the pivoting and / or rotation of the ball sleeve relative to the housing can be determined. It has thus been possible to create a ball-and-socket joint in which an angle measuring arrangement is integrated, which can be used for control and regulation purposes in the motor vehicle.
  • the integration of the angle measuring arrangement in the spherical sleeve joint is particularly due to the radial arrangement of the sensor and Signalers with regard to the longitudinal axis of the joint or the undeflected ball sleeve have become possible.
  • the sensor can be attached to the housing and the signal transmitter to the ball sleeve.
  • the sensor is preferably arranged in the ball sleeve, in particular in the bearing area, whereas the signal transmitter is attached to the housing. This has the advantage that the signal transmitter, which is generally larger than the sensor, does not have to be integrated into the spherical sleeve, which is relatively thin because of the through hole.
  • the sensors have become particularly sensitive to interference
  • Magnetic field sensors have proven to be suitable, the signal transmitter being designed as a magnet, which can be an electromagnet or a permanent magnet. The latter does not even require electrical cables or a power supply and is therefore easy to assemble.
  • the magnet can be annular or cylindrical and surround the ball sleeve, in particular in the bearing area.
  • Such a magnet can be formed, for example, by a magnetic pole wheel, in which regions with opposite, radially oriented magnetic polarity alternate in the lateral surface of the magnet around the cylinder axis.
  • Magnetoresistive sensors can be used for the magnetic field sensors, which are particularly suitable for detecting changes in the angle between the magnet and the sensor.
  • the ball sleeve can be mounted directly in the housing.
  • a bearing shell is advantageously provided in the housing, in which the joint region of the ball sleeve is mounted, so that the friction properties of the joint can be improved by suitable selection of materials for the bearing shell.
  • the bearing shell can be arranged between the magnet and the ball sleeve, the bearing shell being in particular made of a non-magnetic material, so that the magnetic field caused by the magnet is not weakened by the bearing shell and can flow through the sensor arranged in the ball sleeve to a sufficient extent.
  • the interaction between the magnet and the sensor can also be increased in that the magnet is arranged in direct contact with the inner wall of the housing, which, for example, consists of a ferromagnetic material.
  • the ball sleeve can be formed in one piece.
  • the ball sleeve preferably consists of an inner sleeve and an outer sleeve arranged concentrically to this.
  • the outer sleeve can be adapted to the desired friction properties of the joint, whereas the inner sleeve is designed to absorb axial forces.
  • the wall thickness of the outer sleeve can be small.
  • the outer sleeve can be produced by a non-machining forming process, in particular as a hydroform part, so that machining of the surface of the joint area can be dispensed with.
  • the inner sleeve and the outer sleeve can be non-positively connected to one another.
  • the outer sleeve is positively attached to the inner sleeve in the axial direction, so that axial displacement of the outer sleeve relative to the inner sleeve can be reliably prevented even if the outer sleeve and the inner sleeve should have different thermal expansion behavior.
  • the inner sleeve can be formed in one piece.
  • the inner sleeve is preferably designed in two parts, a first inner sleeve part being able to be inserted into the outer sleeve from one side and the other inner sleeve part being inserted from the other side.
  • a hollow space can be formed between the inner sleeve and the outer sleeve, in which the sensor is arranged.
  • the sensor is well protected against external influences.
  • the outer sleeve preferably consists of a non-magnetic material which weakens the magnetic field caused by the magnet as little as possible.
  • the electrical lines for contacting the sensor can be laid between the inner sleeve and the outer sleeve, wherein an axial groove can be formed in the inner sleeve for easier cable routing.
  • the lines, in particular at one end of the ball sleeve from the area between the inner sleeve and the outer sleeve can also be designed as conductor tracks arranged in or on a printed circuit board, the printed circuit board being introduced into the axial groove.
  • an arrangement or a second housing for contacting the sensor can be arranged at the end of the ball sleeve at which the lines are led out of the area between the inner sleeve and the outer sleeve.
  • a plug can be integrated into this arrangement, the arrangement preferably being designed as a plug housing.
  • the angle measuring arrangement can be used, among other things, for level control or headlight tracking.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the spherical sleeve joint according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of the magnet of the embodiment along the line A-A 'in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sectional view of the printed circuit board of the embodiment along the line A-A' in FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the spherical sleeve joint according to the invention, a magnet 2 and a bearing shell 3 being arranged in a housing 1, in which a spherical sleeve 5, which extends out of the housing 1 on both sides and has a bearing area 4, can be rotated with its bearing area 4 and is pivotally mounted.
  • the ball sleeve 5 is composed of a two-part inner sleeve 6 and an outer sleeve 7, which has the spherical bearing area 4, whereas the two parts 6a and 6b of the inner sleeve 6 provided with a through hole 8 have the two end areas or flange areas 5a and 5b of the ball sleeve 5 exhibit.
  • the two parts 6a and 6b of the inner sleeve 6 are provided outside the housing 1 on the outside thereof with an elevation 9 and a depression 10, in which an elevation 11 provided on the inside of the outer sleeve 7 engages, the elevation 9 in one on the The recess 12 provided on the inside of the outer sleeve 7 engages, so that the outer sleeve 7 is axially fixed to the inner sleeve 6.
  • a cavity 4a is provided in the bearing area 4, in which a magnetic field sensor 13, in particular a magnetoresistive sensor, is arranged, which interacts with the magnetic field caused by the magnet 2.
  • the sensor 13 is connected to electrical lines 14 (see FIG. 3) which run in a printed circuit board 15 which is arranged in an axial groove 16 made in the outer surface of the inner sleeve 6.
  • the axial groove 16 runs parallel to the longitudinal axis 17 of the ball sleeve 5 and extends out of the cavity 4a to the end region 5a, to which a connector housing 18 is attached with contact surfaces 19 which are connected to the electrical lines 14 via a printed circuit board 18a integrated in the connector housing 18 are, so that the sensor 13 can be contacted via the contact surfaces 19 in the connector housing 18.
  • the housing 1 is annular and consists in particular of ferromagnetic steel, the cylindrical magnet 2 with its outer wall abutting the inner wall of the housing 1.
  • the ring-shaped bearing shell 3 is arranged, the magnet 2 and the bearing shell 3 being held between two locking rings 20 in the housing 1, each in one in the
  • a sealing bellows 22 is arranged between the locking rings 20 and the end regions of the outer ring 7 and is held on the outer ring 7 and on the locking ring 20 by means of clamping rings 23 and 24.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the cylindrical magnet 2 along the line AA 'from FIG. 1, which is designed as a magnet wheel.
  • the pole wheel has several radial magnetized areas 25, wherein the magnetization indicated by an arrow 26 of two adjacent areas is oriented in opposite directions in radial terms.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the printed circuit board 15 along the line A-A 'from FIG. 1, the electrical lines 14 running inside the printed circuit board 15 and being insulated on the surface.
  • the bearing shell 3 is preferably made of a non-magnetic plastic and the outer sleeve 7 is preferably made of a non-magnetic metal, so that the magnetic field caused by the magnet 2 in the area of the sensor 13 is weakened as little as possible through the bearing shell 3 and through the outer sleeve 7.
  • Housing magnet bearing shell bearing areaa cavity ball sleeve a, 5b end areas or flange areas of the ball sleeve inner sleeve a, 6b parts of the inner sleeve outer sleeve through hole elevation in inner sleeve0 recess in inner sleeve 1 result in outer sleeve2 recess in outer sleeve3 sensor4 electrical cables 5 printed circuit board 6 axial groove7 longitudinal axis of the ball sleeve 8 in the connector housing 8 integrated circuit board9 contact surface0 locking ring1 groove in housing2 sealing bellows3, 24 clamping rings5 radially magnetized area of the magnet6 arrow, which represents the magnetization of an area

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Abstract

Kugelhülsengelenk für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (1), einer sich beidseitig aus dem Gehäuse (1) herauserstreckenden und eine Durchgangsbohrung (8) und einen Lagerbereich (4) aufweisenden Kugelhülse (5), die mit dem Lagerbereich (4) derart in dem Gehäuse (1) gelagert ist, dass von der Kugelhülse (5) und von dem Gehäuse (1) zwei relativ zueinander drehbare und schwenkbare Gelenkteile gebildet sind, wobei an einem der Gelenkteile ein Sensor (13) angeordnet ist, der mit einem an dem anderen Gelenkteil angeordneten Signalgeber (2) in Wechselwirkung steht und wobei sowohl der Sensor (13) als auch der Signalgeber (2) zwischen der Durchgangsbohrung (8) und dem Gehäuse (1) angeordnet sind.

Description

KUGELHULSENGELENK MIT SENSOR
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kugelhülsengelenk für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einer sich beidseitig aus dem Gehäuse herauserstreckenden und eine Durchgangsbohrung und einen Lagerbereich aufweisenden Kugelhülse, die mit dem Lagerbereich derart in dem Gehäuse gelagert ist, dass von der Kugelhülse und von dem Gehäuse zwei relativ zueinander drehbare und schwenkbare Gelenkteile gebildet sind.
Ein derartiges Kugelhülsengelenk ist aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 100 23 602 C2 ein Kugelhülsengelenk mit einem Gelenkgehäuse, einer mit einer kugelförmig ausgebildeten Lagerfläche versehenen Kugelhülse und einer die Lagerfläche umschließenden in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses aufgenommenen Lagerschale, wobei die Kugelhülse mit einer Durchgangsbohrung versehen ist und sich beidseitig aus dem Gehäuse heraus erstreckt.
In modernen Fahrzeugen, z.B. in Fahrzeugen mit Gasentladungslampen (zum Beispiel Xenon-Scheinwerfern) und in Fahrzeugen mit Niveauregulierung, wird die Einfederung des Fahrzeugs regelmäßig über den Einfederungswinkel eines Sensors erfasst, der auch als Höhenstandssensor bezeichnet wird. Dieser Sensor wird als separate Baugruppe im Radkasten verbaut und über ein Gestänge mit einem Lenker verbunden. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass zusätzliche Bauteile benötigt werden, die erstens viel Bauraum in Anspruch nehmen und zweitens recht anfällig für Beschädigungen durch Steinschlag sind. Drittens ist der Montageaufwand recht hoch und es sind Justierungsschritte erforderlich.
Aus diesem Grund gibt es seit einiger Zeit Bestrebungen, den Höhenstandssensor in der bekannten Form durch einen Sensor zu ersetzen, der in einem Kugelgelenk integriert ist, welches regelmäßig in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt.
Aus der EP 0 617 260 AI ist ein Kugelgelenk mit einer mit einem Gehäuse verbundenen Kugelpfanne und einem mit einem Zapfen verbundenen Kugelkopf bekannt, der drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. In dem Kugelkopf ist ein Permanentmagnet angeordnet, dem ein in dem Gehäuse angeordneter magnetischer Fühler gegenüber liegt. Der magnetische Dipol des Permanentmagneten ist senkrecht zur Längsachse des Kugelzapfens ausgerichtet, wobei ein Faltenbalg zum Schutz des Kugelgelenks vor Umwelteinflüssen vorgesehen ist. Durch eine Verdrehung des Kugelkopfes in der Kugelpfanne wird der Permanentmagnet mit verdreht, so dass sich das Magnetfeld bezüglich des magnetfeldempfindlichen Fühlers ändert und ein Lagesignal erzeugt wird. Die zusätzlich auftretenden räumlichen Bewegungen können bei entsprechender Auswertung zu Regelungszwecken herangezogen werden.
Aus der DE 101 10 738 CI ist ein Kugelgelenk mit einem Gehäuseabschnitt und einem einen Bolzenabschnitt und einen Kugelabschnitt aufweisenden Kugelbolzen bekannt, der mit seinem Kugelabschnitt in einer in dem Gehäuseabschnitt vorgesehenen Aufnahme dreh- und schwenkbar gelagert ist. In dem Kugelabschnitt ist ein Permanentmagnet in radialer Ausrichtung zum Mittelpunkt des Kugelabschnitts angeordnet, wobei ein magnetfeldempfindliches Sensorelement in die Aufnahme integriert ist. Bei einer
Drehbewegung des Kugelabschnitts bewegt sich der Permanentmagnet relativ zu dem Sensorelement, so dass die relative Drehlage des Kugelabschnitts in der Aufnahme erfasst werden kann.
Die in einem Kugelgelenk integrierten Sensor/Magnet- Anordnungen sind aber nicht auf ein Kugelhülsengelenk übertragbar, da das Gehäuse eines Kugelhülsengelenks keine dem Gelenkzapfen abgewandte Bodenfläche oder Gehäuseabdeckung aufweist, an dem der Sensor befestigt werden könnte. Ferner schließt sich an der Stelle, an welcher der Magnet in der Gelenkkugel befestigt ist, bei einer Kugelhülse ein mit einer Durchgangsbohrung versehener Flanschbereich an, so dass ein dort befestigter Magnet die Durchgangsbohrung versperren würde.
Kugelhülsengelenke werden aber zunehmend im Fahrwerk von Personenkraftwagen verwendet, so dass ausgehend von diesem Stand der Technik der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, ein Kugelhülsengelenk zu schaffen, mittels welchem die Verschwenkung und/oder Verdrehung der Kugelhülse relativ zum Gehäuse erfasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kugelhülsengelenk mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kugelhülsengelenk für ein Kraftfahrzeug weist ein Gehäuse und eine sich beidseitig aus dem Gehäuse herauserstreckende und eine Durchgangsbohrung und einen Lagerbereich aufweisende Kugelhülse auf, die mit dem Lagerbereich derart in dem Gehäuse gelagert ist, dass von der Kugelhülse und von dem Gehäuse zwei relativ zueinander drehbare und schwenkbare Gelenkteile gebildet sind. Dabei ist an einem der
Gelenkteile ein Sensor angeordnet, der mit einem an dem anderen Gelenkteil angeordneten Signalgeber in Wechselwirkung steht, wobei sowohl der Sensor als auch der Signalgeber zwischen der Durchgangsbohrung und dem Gehäuse bzw. der Gehäusewandung angeordnet sind.
Der Sensor und der Signalgeber bilden zusammen eine Winkelmessanordnung, mit der die Verschwenkung und/oder Verdrehung der Kugelhülse gegenüber dem Gehäuse bestimmt werden kann. Somit ist es gelungen, ein Kugelhülsengelenk zu schaffen, in dem eine Winkelmessanordnung integriert ist, welche zu Steuerungs- und Regelungszwecken im Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Die Integration der Winkelmessanordnung in das Kugelhülsengelenk ist insbesondere durch die radiale Anordnung von Sensor und Signalgeber hinsichtlich der Längsachse des Gelenks bzw. der unausgelenkten Kugelhülse möglich geworden.
Der Sensor kann am Gehäuse und der Signalgeber an der Kugelhülse befestigt sein. Bevorzugt ist jedoch der Sensor in der Kugelhülse, insbesondere im Lagerbereich angeordnet, wohingegen der Signalgeber am Gehäuse befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass der regelmäßig größer als der Sensor dimensionierte Signalgeber nicht in die wegen der Durchgangsbohrung relativ dünne Kugelhülse integriert werden muss.
Für die Sensoren haben sich insbesondere wegen der Störunempfmdlichkeit
Magnetfeldsensoren als geeignet erwiesen, wobei der Signalgeber als Magnet ausgebildet ist, der ein Elektromagnet oder ein Permanentmagnet sein kann. Dabei benötigt letzterer nicht einmal elektrische Leitungen oder eine Stromversorgung und ist damit einfach zu montieren. Ferner kann der Magnet ringförmig bzw. zylindrisch ausgebildet sein und die Kugelhülse insbesondere im Lagerbereich umgeben. Ein derartiger Magnet kann zum Beispiel durch ein magnetisches Polrad gebildet werden, bei dem sich Bereiche mit entgegengesetzter radial ausgerichteter magnetischer Polung in der Mantelfläche des Magneten rings der Zylinderachse abwechseln. Für die Magnetfeldsensoren können magnetoresistive Sensoren verwendet werden, die sich insbesondere zur Erfassung von Winkeländerungen zwischen Magnet und Sensor eignen.
Die Kugelhülse kann unmittelbar im Gehäuse gelagert sein. Vorteilhaft ist aber eine Lagerschale in dem Gehäuse vorgesehen, in welcher der Gelenkbereich der Kugelhülse gelagert ist, so dass die Reibungseigenschaften des Gelenks durch geeignete Materialauswahl für die Lagerschale verbessert werden können. Die Lagerschale kann zwischen dem Magnet und der Kugelhülse angeordnet sein, wobei die Lagerschale insbesondere aus einem nichtmagnetischen Material beschaffen ist, so dass das von dem Magneten hervorgerufene Magnetfeld nicht von der Lagerschale geschwächt wird und den in der Kugelhülse angeordneten Sensor in ausreichendem Maße durchfluten kann. Die Wechselwirkung zwischen dem Magnet und dem Sensor kann auch dadurch erhöht werden, dass der Magnet an der Innenwandung des Gehäuses unmittelbar anliegend angeordnet ist, welche z.B. aus einem ferromagnetischen Material besteht.
Die Kugelhülse kann einteilig ausgebildet sein. Bevorzugt besteht die Kugelhülse aber aus einer Innenhülse und einer konzentrisch zu dieser angeordneten Außenhülse. In diesem Fall kann die Außenhülse an die gewünschten Reibeigenschaften des Gelenks angepasst werden, wohingegen die Innenhülse zur Aufnahme von axialen Kräften ausgelegt wird. Die Wandstärke der Außenhülse kann gering sein. Ferner kann die Außenhülse durch ein nichtspanabhebendes Umformverfahren, insbesondere als Hydroform-Teil hergestellt sein, so dass auf eine spanabhebende Bearbeitung der Oberfläche des Gelenkbereichs verzichtet werden kann.
Die Innenhülse und die Außenhülse können kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Bevorzugt ist die Außenhülse aber in axialer Richtung formschlüssig an der Innenhülse festgelegt, so dass eine axiale Verschiebung der Außenhülse relativ zur Innenhülse selbst dann sicher verhindert werden kann, wenn die Außenhülse und die Innenhülse ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten aufweisen sollten. Die Innenhülse kann einteilig ausgebildet sein. Zur einfacheren Montage ist die Innhülse aber bevorzugt zweiteilig ausgelegt, wobei ein erstes Innenhülsenteil von der einen Seite und das andere Innenhülsenteil von der anderen Seite in die Außenhülse eingeschoben werden kann.
Im Lagerbereich der Kugelhülse kann zwischen der Innenhülse und der Außenhülse ein Holraum ausgebildet sein, in welchem der Sensor angeordnet ist. In diesem Fall ist der Sensor gut vor äußeren Einflüssen geschützt. Wird als Sensor ein Magnetfeldsensor verwendet, so besteht die Außenhülse bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Material, welches das von dem Magnet hervorgerufene Magnetfeld möglichst wenig abschwächt.
Die elektrischen Leitungen zum Kontaktieren des Sensors können zwischen der Innenhülse und der Außenhülse verlegt werden, wobei zur einfacheren Leitungsführung eine Axialnut in der Innenhülse ausgebildet sein kann. Die Leitungen, die insbesondere an einem Ende der Kugelhülse aus dem Bereich zwischen der Innenhülse und der Außenhülse herausgeführt werden, können auch als in oder auf einer Leiterplatte angeordnete Leiterbahnen ausgelegt sein, wobei die Leiterplatte in die Axialnut eingebracht wird. Ferner kann eine Anordnung bzw. ein zweites Gehäuse zum Kontaktieren des Sensors an dem Ende der Kugelhülse angeordnet sein, an dem die Leitungen aus dem Bereich zwischen der Innenhülse und der Außenhülse herausgeführt sind. In diese Anordnung kann ein Stecker integriert sein, wobei die Anordnung bevorzugt als Steckergehäuse ausgebildet ist.
Wird das erfindungsgemäße Kugelgelenk zum Beispiel im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, so kann die Winkelmessanordnung unter anderem für eine Niveauregelung oder eine Scheinwerfernachführung verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenks, Figur 2 eine Schnittansicht des Magneten der Ausführungsform entlang der Linie A-A' in Figur 1 und Figur 3 eine Schnittansicht der Leiterplatte der Ausführungsform entlang der Linie A-A' in Figur 1.
Aus Figur 1 ist eine Ausführungsform des erfϊndungsgemäßen Kugelhülsengelenks ersichtlich, wobei in einem Gehäuse 1 ein Magnet 2 und eine Lagerschale 3 angeordnet sind, in welcher eine sich beidseitig aus dem Gehäuse 1 heraus erstreckende und einen Lagerbereich 4 aufweisende Kugelhülse 5 mit ihrem Lagerbereich 4 drehbar und schwenkbar gelagert ist. Dabei ist die Kugelhülse 5 aus einer zweiteiligen Innenhülse 6 und einer Außenhülse 7 zusammengesetzt, welche den kugelförmigen Lagerbereich 4 aufweist, wohingegen die beiden Teile 6a und 6b der mit einer Durchgangsbohrung 8 versehenen Innenhülse 6 die beiden Endbereiche bzw. Flanschbereiche 5a und 5b der Kugelhülse 5 aufweisen. Die beiden Teile 6a und 6b der Innenhülse 6 sind außerhalb des Gehäuses 1 an ihrer Außenseite jeweils mit einer Erhebung 9 und eine Vertiefung 10 versehen, in welche eine an der Innenseite der Außenhülse 7 vorgesehene Erhebung 11 eingreift, wobei die Erhebung 9 in eine an der Innenseite der Außenhülse 7 vorgesehene Vertiefung 12 eingreift, so dass die Außenliülse 7 in axialer Hinsicht formschlüssig an der Innenhülse 6 festgelegt ist.
Zwischen der insbesondere als Hydroform-Teil ausgebildeten Außenhülse 7 und der Innenhülse 6 ist im Lagerbereich 4 ein Hohlraum 4a vorgesehen, in dem ein insbesondere als magnetoresistiver Sensor ausgebildeter Magnetfeldsensor 13 angeordnet ist, der mit dem von dem Magnet 2 hervorgerufenen Magnetfeld in Wechselwirkung steht. Der Sensor 13 ist mit elektrischen Leitungen 14 (siehe Figur 3) verbunden, die in einer Leiterplatte 15 verlaufen, welche in einer in die Außenfläche der Innenhülse 6 eingebrachten Axialnut 16 angeordnet ist. Die Axialnut 16 verläuft parallel zur Längsachse 17 der Kugelhülse 5 und erstreckt sich aus dem Hohlraum 4a heraus bis zum Endbereich 5a, an welchem ein Steckergehäuse 18 mit Kontaktflächen 19 befestigt ist, die über eine im Steckergehäuse 18 integrierte Leiterplatte 18a mit den elektrischen Leitungen 14 verbundenen sind, so dass der Sensor 13 über die Kontaktflächen 19 in dem Steckergehäuse 18 kontaktiert werden kann.
Das Gehäuse 1 ist ringförmig ausgebildet und besteht insbesondere aus ferromagnetischem Stahl, wobei der zylindrisch ausgebildete Magnet 2 mit seiner Außenwandung an der Innenwandung des Gehäuses 1 anliegt. In dem Magneten 2 ist die ringförmige Lagerschale 3 angeordnet, wobei der Magnet 2 und die Lagerschale 3 zwischen zwei Verschlussringen 20 in dem Gehäuse 1 gehalten sind, die jeweils in eine in der
Innenwandung des Gehäuses 1 vorgesehene Nut 21 eingreifen, die durch Umbiegen des jeweiligen Gehäuserands gebildet werden kann. Zwischen den Verschlussringen 20 und den Endbereichen des Außenrings 7 ist jeweils ein Dichtungsbalg 22 angeordnet, der über Spannringe 23 und 24 an dem Außenring 7 bzw. an dem Verschlussring 20 gehalten ist.
Aus Figur 2 ist eine Schnittansicht des zylindrischen Magneten 2 entlang der Linie A-A' aus Figur 1 ersichtlich, welcher als Polrad ausgebildet ist. Das Polrad weist mehrere radial magnetisierte Bereiche 25 auf, wobei die jeweils durch einen Pfeil 26 angedeutete Magnetisierung von zwei benachbarten Bereichen in radialer Hinsicht entgegengesetzt orientiert ist.
Aus Figur 3 ist eine Schnittansicht der Leiterplatte 15 entlang der Linie A-A' aus Figur 1 ersichtlich, wobei die elektrischen Leitungen 14 innerhalb der Leiterplatte 15 verlaufen und oberflächlich isoliert sind.
Die Lagerschale 3 ist bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Kunststoff und die Außenhülse 7 bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Metall ausgebildet, so dass das von dem Magnet 2 hervorgerufene Magnetfeld im Bereich des Sensors 13 möglichst wenig durch die Lagerschale 3 und durch die Außenhülse 7 abgeschwächt ist.
Bezugszeichenliste
Gehäuse Magnet Lagerschale Lagerbereicha Hohlraum Kugelhülsea, 5b Endbereiche bzw. Flanschbereiche der Kugelhülse Innenhülsea, 6b Teile der Innenhülse Außenhülse Durchgangsbohrung Erhebung in Innenhülse0 Vertiefung in Innenhülse 1 Ergebung in Außenhülse2 Vertiefung in Außenhülse3 Sensor4 elektrische Leitungen 5 Leiterplatte 6 Axialnut7 Längsachse der Kugelhülse 8 Steckergehäuse 8a im Steckergehäuse integrierte Leiterplatte9 Kontaktfläche0 Verschlussring1 Nut in Gehäuse2 Dichtungsbalg3, 24 Spannringe5 radial magnetisierter Bereich des Magneten6 Pfeil, der die Magnetisierung eines Bereichs repräsentiert

Claims

Patentansprüche
1. Kugelhülsengelenk für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (1), einer sich beidseitig aus dem Gehäuse (1) herauserstreckenden und eine Durchgangsbohrung (8) und einen Lagerbereich (4) aufweisenden Kugelhülse (5), die mit dem Lagerbereich (4) derart in dem Gehäuse (1) gelagert ist, dass von der Kugelhülse (5) und von dem Gehäuse (1) zwei relativ zueinander drehbare und schwenkbare Gelenkteile gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Gelenkteile ein Sensor (13) angeordnet ist, der mit einem an dem anderen Gelenkteil angeordneten Signalgeber (2) in Wechselwirkung steht und sowohl der Sensor (13) als auch der Signalgeber (2) zwischen der Durchgangsbohrung (8) und dem Gehäuse (1) angeordnet sind.
2. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) in der Kugelhülse (5) und der Signalgeber (2) in dem Gehäuse (1) angeordnet ist.
3. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) im Lagerbereich (4) der Kugelhülse (5) angeordnet ist.
4. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (2) ein Magnet und der Sensor (13) ein magnetfeldempfindlicher Sensor ist.
5. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) ein magnetoresistiver Sensor ist.
6. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (2) ringförmig ausgebildet ist.
7. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Signalgeber (2) und dem Lagerbereich (4) der Kugelhülse (5) eine Lagerschale (3) aus einem nichtmagnetischen Material angeordnet ist.
8. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (2) an der Innenwandung des Gehäuses (1) anliegt, welches aus einem ferromagnetischen Material besteht.
9. Kugelhülsengelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelhülse (5) eine Innenhülse (6) und eine konzentrisch zu dieser angeordnete Außenhülse (7) aufweist.
10. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (7) in axialer Richtung formschlüssig an der Innenhülse (6) festgelegt ist.
11. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (6) zweiteilig ausgebildet ist.
12. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagerbereich (4) der Kugelhülse (5) zwischen der Innenhülse (6) und der Außenhülse (7) ein Hohlraum (4a) ausgebildet ist, in welchem der Sensor (13) angeordnet ist.
13. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sensor (13) verbundene elektrische Leitungen (14) zwischen der Innenhülse (6) und der Außenhülse (7) verlegt sind.
14. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberfläche der Innenhülse (6) eine Axialnut (16) vorgesehen ist, in der die mit dem Sensor (13) verbundenen elektrischen Leitungen (14) verlaufen.
15. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (14) als Leiterbahnen einer in der Axialnut (16) angeordneten Leiterplatte (15) ausgebildet sind.
16. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (14) in einem Endbereich (5a) der Kugelhülse (5) aus dem Bereich zwischen der Innenhülse (6) und der Außenhülse (7) herausgeführt sind.
17. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Endbereich (5a) der Kugelhülse (5), in dem die elektrischen Leitungen (14) aus dem Bereich zwischen der Innenhülse (6) der und Außenhülse (7) herausgeführt sind, ein zweites Gehäuse (18) zum Kontaktieren des Sensors (13) angeordnet ist.
18. Kugelhülsengelenk nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse nichtspanabhebend durch ein Umformverfahren hergestellt ist.
19. Kugelhülsengelenk nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse ein Hydroform-Teil ist.
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