CN101218442B - 用于汽车的铰链 - Google Patents

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Abstract

一种用于汽车的铰链包括铰链壳体(2)、可摆动地安置在该壳体内的铰链轴颈(5)以及具有磁体(18)和与之共同作用的磁场敏感传感器的角度测量装置，借助该角度测量装置能够检测铰链轴颈(5)相对于铰链壳体(2)的角度(
Figure 200680024835.4_AB_0
)，其中，至少以间接的方式，磁体(18)固定在铰链轴颈(5)上，而传感器固定在铰链壳体(2)上，或者磁体(18)固定在铰链壳体(2)上，而传感器固定在铰链轴颈(5)上；以及磁场敏感传感器是由具有由磁性材料组成的芯子(16)的电线圈(17)构成，该线圈是振荡电路的一部分，从该振荡电路发射出或者能够发射出电磁波(27)。

Description

用于汽车的铰链
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的铰链，该铰链包括铰链壳体、可摆动地安置在该壳体内的铰链轴颈以及具有磁体和与之共同作用的磁场敏感传感器的角度测量装置，借助该测量装置能够检测铰链轴颈相对于铰链壳体的角度，其中，至少以间接的方式，磁体固定在铰链轴颈上，而传感器固定在铰链壳体上，或者磁体固定在铰链壳体上，而传感器固定在铰链轴颈上。此外，本发明还涉及一种包括这种铰链的汽车和测量装置。
背景技术
已经公开了带有角度测量装置的铰链，其中，借助该角度测量装置可以测量铰链轴颈相对于铰链壳体的角度。除了其他用途之外，所获得的角度信息可用于调整汽车中的气体放电灯的照明距离。角度测量装置的供电或者角度信息的传输是通过插头和电缆连接到控制器而实现。但是，插接连接是汽车中电子装置失灵的一个主要原因。
关于胎压测量系统已经众所周知的是，它们通过无线电工作。在这里，带有电池的小的无线电发射器安置在轮胎内，而无线电接收器安置在轮罩内。在这里的缺点是电池使用寿命有限。在较新的系统中使用具有石英的谐振电路，该谐振电路由轮罩中的发射器激励成GHz范围的高频振荡。在这里，压力测量是以电容的方式实现。电容量因压力的变化使谐振电路的频率发生改变，因此，除了激励的频率，该电路也发射出具有其固有频率的信号。该信号被设在轮罩内的接收器接收并分析。
从该现有技术出发，本发明的任务是进一步改进开头所述类型的铰链，使得与插接连接相关的缺点能够减少或者能够避免。
发明内容
根据本发明，该任务是借助用于汽车的铰链得以解决，该铰链包括铰链壳体、可摆动地支承在该壳体内的铰链轴颈以及具有磁体和与之共同作用的磁场敏感传感器的角度测量装置，借助该角度测量装置能够检测铰链轴颈相对于铰链壳体的角度，其中，至少能以间接的方式，磁体固定在铰链轴颈上，而所述磁场敏感传感器固定在铰链壳体上，或者磁体固定在铰链壳体上，而所述磁场敏感传感器固定在铰链轴颈上，其特征在于，所述磁场敏感传感器是由具有由磁性材料制成的芯子的电线圈构成，该线圈是振荡电路的一部分，从该振荡电路能够发射出电磁波，所述的发射出的电磁波能够被设在铰链之外的接收器接收。
本发明还给出了优选的进一步改进方案。
本发明用于汽车的铰链具有铰链壳体、可摆动地安置在该壳体内的铰链轴颈以及包括磁体和与之共同作用的磁场敏感传感器的角度测量装置，借助该角度测量装置可以检测铰链轴颈相对于铰链壳体的角度，其中，以间接的方式或者以直接的方式，磁体固定在铰链轴颈上，而传感器固定在铰链壳体上，或者磁体固定在铰链壳体上，而传感器固定在铰链轴颈上。磁场敏感传感器是由具有由磁性材料组成的芯子的电线圈构成，该线圈是振荡电路的一部分，从该振荡电路发射出或者能够发射出电磁波，
在本发明的铰链中，在谐振电路中引入电感作为传感器，代替如在传统的胎压测量系统中的电容式传感器，该电感是由包括磁性芯子的电线圈构成，其中，磁性材料的导磁率受到磁体通过芯子的磁场的影响。由于磁体固定在铰链轴颈上，而传感器固定在铰链壳体上，或者磁体固定在铰链壳体上，而传感器固定在铰链轴颈上，铰链轴颈相对于铰链壳体的运动强迫地引起了磁体相对于线圈或者振荡电路的运动，其中，各自的固定方式设计成特别是刚性的固定方式。因此，视铰链轴颈与铰链壳体之间的角度而定，磁体具有相对于磁性芯子的不同距离和/或不同方向，从而视角度而定，该磁体由不同强度和/或不同方向的磁场通过。因此，该芯子的导磁率与该角度有关，从而电线圈的电感进而振荡电路的谐振频率也与该角度有关。通过振荡电路的谐振频率与角度有关的变化，该振荡电路发射出具有与角度有关的频率的电磁波，该频率因此构成表明该角度的量。因此，发射出的电磁波构成角度信号。
在本发明的铰链中，角度测量装置与特别是设置在铰链之外的分析装置之间的电缆插接连接可以省去。该分析装置只是需要与电磁波接收器连接或者配备有电磁波接收装置，该接收器接收由振荡电路发射出的电磁波。因此，角度测量装置与分析装置之间的无线连接是可能的，从而对于由角度测量装置发射出的角度信号的传输，可以避免与插接连接相关的缺点。在这里，该接收器可以形成单独的组件或者一体地结合到分析装置中。
磁性芯子或者磁性材料优选是由铁磁性材料组成。特别地，磁性芯子是由铁或者由铁氧体构成。
磁性材料或者芯子在没有外部磁场的情况下必须不会呈现出持久的引起的磁化现象，特别是不会形成永久磁体。但是，设计成永久磁体的芯子还是可行的。此外，磁性芯子优选是相对于线圈位置固定地布置，特别是被线圈的绕线缠绕。同样，振荡电路也优选是相对于线圈位置固定地布置。
振荡电路的谐振频率特别是处于高频范围，优选是在GHz范围内，从而由振荡电路发射出的电磁波的频率也处于高频或者GHz范围内。
优选地，振荡电路具有至少一个电容器，线圈与该电容器联接成振荡电路。但是，替代地或者补充地，振荡石英也可以是振荡电路的一部分，该振荡石英以合适的方式与线圈联接。
振荡电路可以由设在铰链之外或之内的电源提供电能。作为内部的电源，例如可以使用电池。但是，由于电池同样必须更换或者为重新充电而取出，所以该配置的装配耗费并非不可观。作为内部电源的替代方案，可以使用作为外部电源的汽车电池或汽车发电机(照明发电机)。在这种情况下，外部电源与振荡电路之间的连接通过电缆插接连接是可实现的。然而，由此创造了由于错误的插接连接而引起的角度测量装置失灵的可能性，因此，振荡电路优选是由设在铰链之外的发射器以电磁波的形式提供能量。在这种情况下，能量供给和测得的角度信号的传输都不需要插接连接。容易出错的插接连接可以省去，因此，整个系统变得更加可靠。由于不需要单独的电池，可以节省结构空间和重量，并可以延长传感器系统或者角度测量装置的使用寿命。
磁性芯子的导磁率的变化使振荡电路的频率发生改变，因此，除了激励的频率(＝由发射器发射出的电磁波的频率)，该振荡电路也发射出具有其固有频率的信号(＝由振荡电路发射出的电磁波)。该信号可以被接收器接收并分析。
由发射器发射出的电磁波的频率优选处于振荡电路的谐振范围内。特别地，由发射器发射出的电磁波的频率等于振荡电路在铰链轴颈与铰链壳体之间的夹角为一特定角度时的谐振频率。该特定的角度可以例如是0°(铰链轴颈与铰链壳体之间没有偏转)或者等于其他值，例如铰链轴颈相对于铰链壳体的最大偏转值。
由于振荡电路的谐振频率优选是处于高频范围，特别是GHz范围内，由发射器发射出的电磁波的频率也优选处于高频或者GHz范围内。
振荡电路可以具有至少一根天线，该天线例如固定在铰链壳体之内或之上，或者由该铰链壳体或由壳体部分形成。但是，振荡电路特别是如此构造，使得由其本身形成该天线，从而可以不需要单独的天线。
由于测量装置特别是完全地一体地结合到铰链内，所以可以实现紧凑的测量结构，该测量结构受到铰链壳体的保护而免受外部影响。特别地，角度测量装置作为电池或无线组件一体地结合到铰链内。
磁体优选是永久磁体，因此不需要电源来产生磁场。此外，特别地，磁场固定在铰链轴颈上，而振荡电路固定在铰链壳体上。
该壳体可以具有供铰链轴颈延伸穿过的孔，其中，壳体与该孔相对的区域优选包括一底部，在该底部上支撑有例如设在铰链壳体与铰链轴颈之间的轴瓦。振荡电路优选设置在底部区域内并特别是位于直接或通过支架固定在铰链壳体上的平板或薄板上。
优选地，该铰链是球窝铰链，因此铰链轴颈具有轴颈和与该轴颈连接的铰链球头，例如磁体位于该铰链球头内。该铰链轴颈或球轴颈特别是附加地在铰链壳体内是可转动的，从而该铰链轴颈或球轴颈通过该铰链球头可转动且可摆动地安置在壳体内。
此外，本发明涉及一种包括本发明铰链的汽车，该铰链可以按照所有前面提到的设计方案进一步改进。在这里，汽车优选地具有汽车车身和在其内特别设有该铰链的车轮悬架。
另外，本发明还涉及一种用于汽车的测量装置，该测量装置具有至少一个本发明的铰链，该铰链可以按照所有前面提到的设计方案进一步改进。特别地，该测量装置也包括接收器和/或发射器。
附图说明
下面参照附图借助优选的实施方式描述本发明。在附图中：
图1是本发明的球窝铰链的一种实施方式的剖视图；
图2是处于偏转状态下的根据图1的球窝铰链的示意图；
图3是根据图1的球窝铰链的振荡电路的示意电路图；
图4是用于根据图1的球窝铰链的测量装置的示意电路图；
图5是带有根据图1的球窝铰链的汽车车轮悬架的示意图；
图6是本发明的球窝铰链的实施方式的一种变体的剖视图。
具体实施方式
从图1可以看出本发明的球窝铰链1的一种实施方式，该铰链具有球窝铰链壳体2和包括轴颈3和与该轴颈连接的铰链球头4的球轴颈5。在该铰链壳体2内设有具有球形支承面6的轴瓦或球窝7，包括铰链球头4的球轴颈5可转动且可摆动到安置在该轴瓦或球窝内。该球窝铰链壳体2具有供球轴颈5延伸穿过的孔8。此外，在孔8的区域内，在铰链壳体2上固定有密封波纹管9，该密封波纹管一直延伸到球轴颈5并密封地紧贴在该球轴颈上。
铰链壳体2在与孔8相对的一侧上具有包括孔10的底部11，该底部由盖子12封闭。盖子12包括固定在铰链壳体2上的环形支架13，该支架具有薄板14，振荡电路15固定在薄板14上，该振荡电路具有包括磁性芯子16(见图3)的线圈17(见图3)。在薄板14背向铰链球头4的一侧上，环形支架13用浇铸材料45封闭。
在铰链球头4内设有磁体18，该磁体与固定在薄板14上的形成磁场敏感传感器且具有芯子16的线圈17共同作用，该线圈与磁体18一起构成角度测量装置，借助该测量装置可以检测球轴颈5相对于铰链壳体2的转动和/或摆动角度
Figure GSB00000048003000051
(见图2)。在这里，磁体18位于设置在铰链球头4内的凹槽19内。
图2示出了球轴颈5的纵轴线20与铰链壳体2的纵轴线21之间的角度
Figure GSB00000048003000052
替代地或补充地，测得的角度
Figure GSB00000048003000053
代表球轴颈5相对于铰链壳体2围绕纵轴线20的转动。
从图3可看出振荡电路15的示意电路图，其中，具有磁性芯子16的线圈17与电容器22联接成振荡电路15。
图4示意地示出了测量装置，其中，球窝铰链1的振荡电路15通过发射器23供给能量。发射器23与汽车25的普通供电装置24连接并发射出电磁波26，这些电磁波被振荡电路15接收，从而该振荡电路被供给能量并被激励而振荡。现在，振荡电路15本身发射出电磁波27，这些电磁波被接收器28接收。该接收器28与分析装置29连接，该分析装置处理由接收器28接收的信号并控制例如汽车灯的照明距离调整。分析装置29可以是模拟式或数字式组件，或者由数字计算机构成。此外，发射器23和接收器28可以联合成发射-接收装置30，分析装置29也可以一体地结合在该发射-接收装置内。
从图5可看出车轮悬架31的示意图，其中，车轮支架32通过上横臂33，下横臂34及导向杆35与部分示出的汽车25的汽车车身36连接。该上横臂33通过本发明的球窝铰链1与车轮支架32连接，并通过铰链或弹性支撑装置37与汽车车身36连接。下横臂34通过球窝铰链38与车轮支架32连接，并通过弹性支撑装置39与汽车车身36连接。另外，导向杆35通过球窝铰链40与车轮支架32连接，并通过弹性支撑装置41与汽车车身36连接。轮胎或车轮41可转动地安置在车轮支架32上，该轮胎或车轮在车轮支承点43上与示意表示的路面44接触。此外，发射-接收装置30在空间上靠近球窝铰链1或靠近车轮悬架31地设置在汽车车身36上。
在所示的车轮悬架31中，只有球窝铰链1构成本发明的铰链。补充地或替代地，其他铰链或支撑装置的一个或多个可以构成本发明的铰链。
从图6中可看出图1所示的球窝铰链的一种变体，其中，相同或相似的特征用与图1相同的附图标记表示。在根据图6的球窝铰链1中，磁体18位于薄板14上，并因此固定在球窝铰链壳体2上，相反地，包括具有芯子的线圈的振荡电路15固定在球轴颈5的铰链球头4上。除了这点不同之外，根据图6的该变体相当于根据图1的球窝铰链。
附图标记清单：
1球窝铰链
2铰链壳体
3轴颈
4铰链球头
5球轴颈
6球窝的球形支承面
7球窝
8铰链壳体中的孔
9密封波纹管
10底部中的孔
11底部
12盖子
13支架
14薄板
15振荡电路
16磁性芯子
17线圈
18磁体
19铰链球头中的凹槽
20球轴颈的纵轴线
21铰链壳体的纵轴线
22电容器
23发射器
24汽车的供电装置
25汽车
26来自发射器的电磁波
27来自振荡电路的电磁波
28接收器
29分析装置
30发射-接收装置
31车轮悬架
32车轮支架
33上横臂
34下横臂
35导向杆
36汽车车身
37铰链或弹性支撑装置
38球窝铰链
39弹性支撑装置
40球窝铰链
41弹性支撑装置
42车轮
43车轮支承点
44路面
45浇铸材料
Figure GSB00000048003000081
球轴颈与铰链壳体之间的角度

Claims (7)

1.用于汽车的铰链，该铰链包括铰链壳体(2)、可摆动地支承在该壳体内的铰链轴颈(5)以及具有磁体(18)和与之共同作用的磁场敏感传感器的角度测量装置，借助该角度测量装置能够检测铰链轴颈(5)相对于铰链壳体(2)的角度(
Figure FSB00000048002900011
)，其中，至少能以间接的方式，磁体(18)固定在铰链轴颈(5)上，而所述磁场敏感传感器固定在铰链壳体(2)上，或者磁体(18)固定在铰链壳体(2)上，而所述磁场敏感传感器固定在铰链轴颈(5)上，其特征在于，所述磁场敏感传感器是由具有由磁性材料制成的芯子(16)的电线圈(17)构成，该线圈是振荡电路的一部分，从该振荡电路能够发射出电磁波(27)，所述的发射出的电磁波(27)能够被设在铰链(1)之外的接收器(28)接收。
2.如权利要求1所述的铰链，其特征在于，所述芯子(16)是由铁或铁氧体制成。
3.如权利要求1或2所述的铰链，其特征在于，所述振荡电路(15)能够由设在铰链(2)之外的发射器(23)以电磁波(26)的形式供给能量。
4.如权利要求1或2所述的铰链，其特征在于，所述磁体(18)和所述振荡电路(15)集成在铰链(1)内。
5.如权利要求1或2所述的铰链，其特征在于，该铰链是球窝铰链(1)，其中，所述铰链轴颈(5)具有轴颈(3)和与该轴颈连接的铰链球头(4)，所述磁体(18)位于该铰链球头(4)内。
6.汽车，其具有汽车车身(36)、车轮悬架(31)和如前述权利要求中任一项所述的铰链(1)，其中，该铰链(1)设置在车轮悬架(31)内。
7.用于汽车的测量装置，该测量装置包括接收器(28)和如权利要求1至5中任一项所述的铰链(1)，其中，由振荡电路(15)发射出的电磁波(27)能够被接收器(28)接收。
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