CN1890474A - 球形套万向节 - Google Patents

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Abstract

一种用于汽车的球形套万向节，其具有一外壳(1)、一在两侧从外壳(1)中延伸出来的并具有一通孔(8)和一支承区(4)的球形套(5)，该球形套通过支承区(4)支承在外壳(1)里面，使得由球形套(5)和由外壳(1)构成两个可相对旋转和摆动的万向节部件，其中在一个万向节部件上设置一传感器(13)，该传感器与一设置在另一万向节部件上的信号发生器(2)相互作用并且传感器(13)和信号发生器(2)都设置在通孔(8)与外壳(1)之间。

Description

球形套万向节
本发明涉及一种用于汽车的球形套万向节，它具有一外壳、一在两侧从外壳中延伸出来的并具有一通孔和一支承区的球形套，该球形套通过支承区如此支承在外壳里面，使得由球形套和由外壳构成两个可相对旋转和摆动的万向节部件。
由现有技术公知一种这样的球形套万向节。例如DE 100 23 602 C2公开了一种球形套万向节，它具有一个万向节外壳、一个配有一个球形构成的支承面的球形套和一个包围支承面的容纳在万向节外壳的一个凹槽里面的支承套，其中球形套配有一个通孔，并且在两侧从外壳中延伸出来。
在现代汽车中，例如在具有气体放电灯(例如氙气前照灯)的汽车中和在具有水平调节的汽车中，通常通过一个传感器的弹簧挠度角(Einfederungswinkel)获得汽车的弹簧挠度(Einfederung)，该传感器也称为高度状态传感器。这个传感器作为独立的结构组件安装在车轮罩中，并且通过一个连杆与一个控制杆连接。这种工作方式的缺陷是，需要附加的结构部件，它们首先需要许多结构空间，其次由于石块撞击相当易于损坏。第三，装配费用相当高并且需要调整步骤。
由此近年来致力于通过一个集成在一个球形万向节中的传感器来替换公知形式的高度状态传感器，该球形万向节通常安装在汽车的底盘里面。
EP 0 617 260 A1公开了一种球形万向节，它具有一个与一个外壳连接的球面接头和一个与轴颈连接的球节，它可旋转地支承在外壳里面。在球节中设置一个永久磁铁，一个设置在外壳中的磁性传感器位于该永久磁铁对面。该永久磁铁的磁偶极子垂直于球面轴颈的纵轴线取向，其中具有用于保护球形万向节免受环境影响的波纹管。通过球节在球面接头中的旋转使永磁铁一起旋转，由此使磁场相对于磁场敏感的传感器变化并且产生一个位置信号。附加产生的空间运动可以在相应的处理分析时用于进行调节。
DE 101 10 738 C1公开了一种球形万向节，它具有一个外壳段和一个具有一个销钉段和一个球形段的球头销，该球头销通过其球面段可旋转和可摆动地支承在一个位于外壳段中的容纳体里面。一个永磁铁在向着球形段中心点的径向取向上设置在球形段中，其中一个磁场敏感的传感元件集成到容纳体里面。在球形段旋转运动时，永磁铁相对于传感元件运动，由此可以测得球形段在容纳体中的相对旋转位置。
但是集成在一个球形万向节中的传感器/磁铁装置不能传输到一个球形套万向节上，因为一个球形套万向节的外壳不具有背离万向节轴颈的、在其上可以固定传感器的底面或外壳封盖。此外在球形套中，在磁铁固定在球形活节上的位置上连接一个配有通孔的法兰部位，由此一个固定在那里的磁铁可能堵塞该通孔。
但是在轿车的底盘中越来越多地使用球形套万向节，因此由现有技术出发，本发明的目的是提出一种球形套万向节，通过它可以获得球形套相对于外壳的摆动和/或旋转。
这个目的按照本发明通过一种具有权利要求1特征的球形套万向节得以实现。在从属权利要求中描述优选的改进方案。
按照本发明的用于汽车的球形套万向节具有一外壳和一在两侧从外壳中延伸出来的并具有一通孔和一支承区的球形套，该球形套通过支承区如此支承在外壳里面，使得由球形套和由外壳构成两个可相对旋转和摆动的万向节部件。在此在一个万向节部件上设置一个传感器，它与一个设置在另一万向节部件上的信号发生器相互作用，其中传感器和信号发生器都设置在通孔与外壳或外壳壁体之间。
所述传感器和信号发生器共同构成一个角度测量装置，通过它可以确定球形套相对于外壳的摆动和/或旋转。由此能够实现一种球形套万向节，在其中集成有一个角度测量装置，它在汽车中可以用于进行控制和调节。尤其可以通过传感器和信号发生器相对于万向节或未偏转的球形套的纵轴线的径向布置，就能够将该角度测量装置集成到球形套万向节中。
所述传感器可以固定在外壳上，而将信号发生器固定在球形套上。但是优选将传感器设置在球形套里面、尤其是设置在支承区里面，而将信号发生器固定在外壳上。其优点是，不必将通常尺寸大于传感器的信号发生器集成到由于通孔的原因而相对较薄的球形套里面。
对于传感器，已经证实由于干扰不敏感性，磁场传感器是特别适合的，其中信号发生器构造为磁铁，它可以是一个电磁铁或一个永久磁铁。在此，永久磁铁甚至无需电导线或电源并因此能够简单装配。此外所述磁铁环形地或圆柱形地构成，并且使磁铁尤其在支承区里面包围球形套。一个这样的磁铁例如可以通过一个磁极转子构成，其中具有相反径向取向的磁极的部位在磁铁的外表面中围绕圆柱体轴线交替。对于磁场传感器可以使用磁阻传感器，它尤其适合用于获得磁铁与传感器之间的角度变化。
所述球形套可以直接支承在外壳里面。但是有利的是，在外壳里面设有一个支承套，在支承套中支承球形套的铰接区，由此通过适当地选择支承套的材料来改进万向节的摩擦特性。所述支承套可以设置在磁铁与球形套之间，其中该支承套尤其由一种非磁材料制成，由此使由磁铁发出的磁场不被支承套削弱，并且能够以足够的程度流过在球形套中设置的传感器。
使磁铁直接贴靠在外壳的内壁上，该外壳例如由一种铁磁材料制成，由此可以提高磁铁与传感器之间的相互作用。
所述球形套可以整体地构成。但是优选使所述球形套由一内套和一与该内套同心设置的外套组成。在这种情况下可以使外套适配于所期望的万向节摩擦特性，而使内套设计成用于承受轴向力。该外套的壁厚可以是薄的。此外可以使外套通过一个非切削(nichtspan-abhebend)的变形工艺、尤其是由液压成形件(Hydroform-Teil)制成，由此可以省去铰接区表面的切削加工。
所述内套和外套可以传力连接地相互连接。但是优选使外套在轴向上形状配合连接地固定在内套上，由此可以可靠地防止外套相对于内套本身轴向移动，即使外套和内套具有不同的热膨胀特性。所述内套可以整体地构成。但是为了更加简单装配，优选使所述内套两部分地构成，其中一个第一内套部件从一侧、而另一内套部件从另一侧插进到外套里面。
在球形套的支承区中、在内套与外套之间可以构成一个空腔，在其中设置传感器。在这种情况下使传感器良好地免受外部影响。如果使用一个磁场传感器作为传感器，则所述外套优选由一种非磁材料制成，它尽可能少地削弱由磁铁产生的磁场。
用于接通传感器的电导线可以敷设在内套与外套之间，其中为了更简单地导引导线，在内套中构成一个轴向槽。尤其是在球形套的一个端部上从内套与外套之间的部位中引出来的导线也可以设计成设置在电路板里面或上面的印制导线，其中将电路板嵌入到轴向槽里面。此外可以将一个用于接通传感器的装置或一个第二外壳设置在球形套的端部上，在该端部上从内套与外套之间的部位中引出导线。在这个装置中可以集成一个插头，其中该装置优选地构造为插头外壳。
如果按照本发明的球形万向节例如安装在一个汽车的底盘里面，则该角度测量装置也可以用于水平调节或前灯跟踪。
下面参照附图借助于一种优选实施例详细描述本发明。附图中：
图1示出按照本发明的球形套万向节的一个实施例的剖面图；
图2示出该实施例沿着图1中剖面线A-A’的磁铁剖面图；
图3该实施例沿着图1中剖面线A-A’的电路板截面图。
由图1可以看到按照本发明的球形套万向节的一个实施例，其中在一个外壳1中设置一个磁铁2和一个支承套3，在其中利用其支承区4可旋转地和可摆动地支承一个在两侧从外壳1中延伸出来的、并且具有一个支承区4的球形套5。在此，该球形套5由一个两部分的内套6和一个外套7组合而成，该外套具有所述的球形的支承区4，而配有一个通孔8的内套6的两个部件6a和6b具有球形套5的两个端部或法兰部位5a和5b。
所述内套6的两个部件6a和6b在外壳1的外部在其外侧上分别配有一个凸起9和一个凹槽10，在凹槽10中嵌入一个设置在外套7内侧上的凸起11，其中凸起9嵌入到一个位于外套7内侧上的凹槽12里面，由此使外套7在轴向上形状配合地固定在内套6上。
在尤其构造为液压成形件的外套7与内套6之间，在支承区4中设有一个空腔4a，在其中设置一个尤其构成为磁阻传感器的磁场传感器13，它与由磁铁2产生的磁场相互作用。该传感器13与电导线14(见图3)连接，电导线在一个电路板15中延伸，该电路板设置在一个嵌入到内套6的外表面中的轴向槽16里面。该轴向槽16平行于球形套5的纵轴线17延伸，并且从空腔4a一直延伸到端部5a，在该端部上固定一个具有接触面19的插头外壳18，该接触面通过一个集成在插头外壳18中的电路板18a与电导线14连接，由此使传感器13可以通过插头外壳18中的接触面19接通。
所述外壳1环形地构成，并且尤其由铁磁钢制成，其中圆柱形构成的磁铁2通过其外壁贴靠在外壳1的内壁上。在磁铁2中设置一个环形的支承套3，其中所述磁铁2和支承套3固定在外壳1中的两个封闭环20之间，该封闭环分别嵌入到一个位于外壳1内壁中的槽21里面，该槽可以通过使相应外壳边缘折弯而构成。在封闭环20与外环7的端部之间分别设置一个密封波纹管22，它通过夹紧环23和24固定在外环7或封闭环20上。
由图2示出沿着图1中的剖面线A-A’的圆柱形磁铁2的一个剖面图，该磁铁构成为磁极转子。该磁极转子具有多个径向磁化区25，其中分别通过箭头26表示的两个相邻部位的磁化在径向上观察是相反取向的。
由图3示出沿着图1中的剖面线A-A’的电路板15的一个剖面图，其中电导线14在电路板15内部延伸，并且是表面绝缘的。
所述支承套3优选由一种非磁的塑料制成，而外套7优选由一种非磁金属制成，由此使由磁铁2产生的磁场在传感器13处尽可能少地由于支承套3和外套7而削弱。
                           附图标记列表
1          外壳
2          磁铁
3          支承套
4          支承区
4a         空腔
5          球形套
5a，5b     球形套的端部或法兰部位
6          内套
6a，6b     内套的部件
7          外套
8          通孔
9          内套中的凸起
10         内套中的凹槽
11         外套中的凸起
12         外套中的凹槽
13         传感器
14         电导线
15         电路板
16         轴向槽
17         球形套的纵轴线
18         插头外壳
18a        组合到插头外壳中的电路板
19         接触面
20         封闭环
21         外壳中的槽
22         密封波纹管
23，24     夹紧环
25         磁铁的径向磁化区
26         箭头，它代表一个区域的磁化

Claims (19)

1.用于汽车的球形套万向节，其具有一外壳(1)、一在两侧从外壳(1)中延伸出来的并具有一通孔(8)和一支承区(4)的球形套(5)，该球形套通过支承区(4)如此支承在外壳(1)里面，使得由球形套(5)和由外壳(1)构成两个可相对旋转和摆动的万向节部件，其特征在于，
-在一个万向节部件上设置一传感器(13)，该传感器与一设置在另一万向节部件上的信号发生器(2)相互作用，并且
-传感器(13)和信号发生器(2)都设置在通孔(8)与外壳(1)之间。
2.如权利要求1所述的球形套万向节，其特征在于，所述传感器(13)设置在球形套(5)中，而信号发生器(2)设置在外壳(1)中。
3.如权利要求1或2所述的球形套万向节，其特征在于，所述传感器(13)设置在球形套(5)的支承区(4)中。
4.如权利要求1至3中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，所述信号发生器(2)是一磁铁，而传感器(13)是一磁场敏感的传感器。
5.如权利要求4所述的球形套万向节，其特征在于，所述传感器(13)是一磁阻传感器。
6.如权利要求4或5所述的球形套万向节，其特征在于，所述信号发生器(2)是环形的。
7.如权利要求4至6中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，在信号发生器(2)与球形套(5)的支承区(4)之间设置一由一种非磁材料制成的支承套(3)。
8.如权利要求4至7中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，所述信号发生器(2)贴靠在外壳(1)的内壁上，该外壳由一种铁磁材料制成。
9.如上述权利要求中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，所述球形套(5)具有一内套(6)和一与该内套同心设置的外套(7)。
10.如权利要求9所述的球形套万向节，其特征在于，所述外套(7)在轴向上形状配合连接地固定在内套(6)上。
11.如权利要求9或10所述的球形套万向节，其特征在于，所述内套(6)两部分地构成。
12.如权利要求9至11中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，在球形套(5)的支承区(4)中在内套(6)与外套(7)之间构成一空腔(4a)，在其中设置传感器(13)。
13.如权利要求9至12中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，与传感器(13)连接的电导线(14)敷设在内套(6)与外套(7)之间。
14.如权利要求13所述的球形套万向节，其特征在于，在内套(6)的表面中设有一轴向槽(16)，与传感器(13)连接的电导线(14)在该轴向槽中延伸。
15.如权利要求14所述的球形套万向节，其特征在于，所述电导线(14)由设置在轴向槽(16)中的电路板(15)的印制导线构成。
16.如权利要求13至15中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，所述电导线(14)在球形套(5)的一个端部(5a)中从内套(6)与外套(7)之间的部位中引出来。
17.如权利要求16所述的球形套万向节，其特征在于，在其中使电导线(14)从内套(6)与外套(7)之间的部位中引出来的球形套(5)的端部(5a)上设置一用于接触传感器(13)的第二外壳(18)。
18.如权利要求9至17中任一项所述的球形套万向节，其特征在于，所述外套非切削地通过一变形工艺制成。
19.如权利要求18所述的球形套万向节，其特征在于，所述外套是液压成形件。
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