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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für ein Fahrzeug, mit einem mit einer Zapfenöffnung versehenen Gehäuse, einem sich in einer axialen Richtung erstreckenden und eine Gelenkkugel umfassenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel gleitbeweglich in dem Gehäuse gelagert ist und sich durch die Zapfenöffnung hindurch aus dem Gehäuse heraus erstreckt, und einer eine feldbereitstellende Komponente umfassenden Winkelmesseinrichtung, mittels welcher eine Bewegung des Kugelzapfens relativ zu dem Gehäuse erfassbar ist.
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Die
DE 103 38 833 B4 offenbart ein Kugelgelenk mit Schwenkwinkelsensor zur Ermittlung der Relativwinkelstellung von Gelenkgehäuse und Kugelzapfen, mit einem in einer Ausnehmung der Gelenkkugel eingebetteten Magneten und einem am Gelenkgehäuse angeordneten Magnetfeldsensor.
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Bei dieser Technik zur Winkelmessung im Kugelgelenk wird der Magnet in ein in der Gelenkkugel vorgesehenes Sackloch eingebaut. Der Magnetfeldsensor ist dem Magneten gegenüberliegend angeordnet und detektiert das von diesem hervorgerufene Magnetfeld, sodass die beiden Schwenk- oder Kippwinkel des Kugelzapfens berechnet werden können. Die Messung einer Drehung des Kugelzapfens um seine Längsachse ist mit diesem Messprinzip aber nicht oder nur sehr schwierig durchführbar. Ferner ist die Fertigung des Sacklochs kostenintensiv, welches z. B. durch Fräsen gebildet wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die kostenintensive Fertigung des Sacklochs für eine feldbereitstellende Komponente, wie z. B. für einen Magneten, vermeidbar ist. Bevorzugt soll ferner eine Verdrehung des Kugelzapfens um seine Längsachse erfassbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kugelgelenk nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Das erfindungsgemäße Kugelgelenk für ein Fahrzeug umfasst ein mit einer Zapfenöffnung versehenes Gehäuse, einen sich in einer axialen Richtung erstreckenden und eine Gelenkkugel aufweisenden Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel gleitbeweglich in dem Gehäuse gelagert ist und sich durch die Zapfenöffnung hindurch aus dem Gehäuse heraus erstreckt, und eine eine feldbereitstellende Komponente aufweisende Winkelmesseinrichtung, mittels welcher eine Bewegung des Kugelzapfens relativ zu dem Gehäuse erfassbar ist, wobei die feldbereitstellende Komponente der Gelenkkugel gegenüberliegend angeordnet ist, die auf ihrer der feldbereitstellenden Komponente zugewandten Seite einen mit dem Feld in Wechselwirkung stehenden Oberflächenbereich aufweist, der von der Kugeloberfläche der Gelenkkugel abweicht.
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Da die feldbereitstellende Komponente außerhalb des Kugelzapfens angeordnet ist, kann auf das Einbringen eines Sacklochs zur Aufnahme dieser Komponente verzichtet werden. Da ferner der Oberflächenbereich von der Kugeloberfläche der Gelenkkugel abweicht und somit bezüglich des Mittelpunkts der Gelenkkugel kugelunsymmetrisch ist, können auch Verschwenkungen und/oder Verdrehungen des Kugelzapfens um den Kugelmittelpunkt mittels der Winkelmesseinrichtung erfasst werden. Die feldbereitstellende Komponente ist bevorzugt im Abstand zu der Gelenkkugel angeordnet.
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Insbesondere ändert sich durch eine Verschwenkung und/oder Verdrehung des Kugelzapfens relativ zu der feldbereitstellenden Komponente der Abstand zwischen dem Oberflächenbereich und der feldbereitstellenden Komponente und/oder der Verlauf der Feldlinien des Felds. Diese Änderung ist mittels der Winkelmesseinrichtung erfassbar. Das Feld wird insbesondere von der feldbereitstellenden Komponente bereitgestellt oder erzeugt. Die feldbereitstellende Komponente liegt vorzugsweise dem Oberflächenbereich gegenüber. Bevorzugt ist die feldbereitstellende Komponente ortsfest zum Gehäuse angeordnet.
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Der Oberflächenbereich kann zur axialen Richtung rotationssymmetrisch ausgebildet sein und z. B. eine Kreisfläche bilden. Verschwenkungen des Kugelzapfens sind somit gut erfassbar. Allerdings können bei dieser Ausgestaltung des Oberflächenbereichs Verdrehungen des Kugelzapfens um die axiale Richtung nur mit relativ großem Aufwand erfasst werden. Bevorzugt ist der Oberflächenbereich daher zur axialen Richtung rotationsunsymmetrisch ausgebildet. Somit lassen sich Drehbewegungen des Kugelzapfens um die axiale Richtung gut erfassen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die feldbereitstellende Komponente ein magnetisches oder ein elektrisches Feld, welches gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Wechselfeld ist. Bei einigen Ausgestaltungen der Winkelmesseinrichtung kann durch den Einsatz eines Wechselfelds der Einfluss von Störungen reduziert bzw. der Störabstand verbessert werden.
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Bevorzugt besteht der Kugelzapfen zumindest im Oberflächenbereich aus einem magnetischen Werkstoff. Insbesondere besteht der Kugelzapfen zumindest im Oberflächenbereich aus einem ferromagnetischen Werkstoff, wie z. B. einem ferromagnetischen Stahl.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die feldbereitstellende Komponente eine oder wenigstens eine elektrische Spule, mittels welcher als Feld ein Magnetfeld erzeugt wird. Vorzugsweise umfasst die Spule einen Kern aus einem magnetischen Werkstoff, wie z. B. Ferrit. Die effektive Induktivität der Spule wird durch den Oberflächenbereich der Gelenkkugel beeinflusst, sodass durch eine Verschwenkung und/oder Verdrehung des Kugelzapfens relativ zu der Spule die effektive Induktivität der Spule geändert wird. Die effektive Induktivität der Spule wird daher bevorzugt mittels der Winkelmesseinrichtung gemessen, die dazu insbesondere eine Induktivitätsmessvorrichtung aufweist, die z. B. einen elektrischen Schwingkreis oder eine elektrische Messbrücke umfasst. Das Magnetfeld ist gemäß dieser Ausgestaltung bevorzugt ein magnetisches Wechselfeld.
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Bevorzugt besteht der Kugelzapfen zumindest im Oberflächenbereich aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff. Insbesondere besteht der Kugelzapfen zumindest im Oberflächenbereich aus Stahl.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die feldbereitstellende Komponente eine Elektrodenanordnung, mittels welcher als Feld ein elektrisches Feld erzeugt wird. Bevorzugt umfasst die Elektrodenanordnung mehrere, vorzugsweise drei oder wenigstens drei Elektroden, die insbesondere dem Oberflächenbereich gegenüberliegen und vorzugsweise nicht alle auf einer Geraden angeordnet sind, sofern wenigstens drei Elektroden vorgesehen sind. Die effektiven Kapazitäten zwischen den Elektroden werden durch den Oberflächenbereich der Gelenkkugel beeinflusst, sodass durch eine Verschwenkung und/oder Verdrehung des Kugelzapfens relativ zu der Elektrodenanordnung die effektiven Kapazitäten zwischen den Elektroden geändert werden. Die effektiven Kapazitäten der Elektrodenanordnung werden daher bevorzugt mittels der Winkelmesseinrichtung gemessen, die dazu insbesondere eine Kapazitätsmessvorrichtung aufweist, die z. B. einen elektrischen Schwingkreis oder eine elektrische Messbrücke umfasst. Das elektrische Feld ist gemäß dieser Ausgestaltung bevorzugt ein elektrisches Wechselfeld.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Winkelmesseinrichtung eine feldsensierende Komponente, die zwischen der feldbereitstellenden Komponente und der Gelenkkugel angeordnet ist. Bevorzugt wird die feldsensierende Komponente von zumindest einem Teil des Felds durchflutet. Mittels der feldsensierenden Komponente ist bevorzugt das Feld und/oder die Richtung der Feldlinien des Felds und/oder der Gradient der Feldstärke des Felds am Ort der feldsensierenden Komponente erfassbar. Insbesondere umfasst die feldsensierende Komponente einen oder zumindest einen feldempfindlichen Sensor. Der Verlauf des Felds und/oder der Feldlinien des Felds wird durch den Oberflächenbereich der Gelenkkugel beeinflusst, sodass durch eine Verschwenkung und/oder Verdrehung des Kugelzapfens relativ zu der feldbereitstellenden Komponente der Verlauf des Felds und/oder der Feldlinien des Felds am Ort der feldsensierenden Komponente geändert wird. Diese Änderung ist mittels der feldsensierenden Komponente erfassbar. Bevorzugt ist die feldsensierende Komponente ortsfest zum Gehäuse angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die feldbereitstellende Komponente einen oder wenigstens einen Magneten und die feldsensierende Komponente einen oder wenigstens einen magnetfeldempfindlichen Sensor.
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Das Feld ist somit ein Magnetfeld. Insbesondere ist der Magnet durch einen Permanentmagneten gebildet, sodass keine elektrischen Anschlüsse für die feldbereitstellende Komponente erforderlich sind. Alternativ kann der Magnet aber auch durch einen Elektromagneten gebildet sein. In diesem Fall kann auch die oben genannte elektrische Spule als Elektromagnet eingesetzt werden, die bevorzugt den Kern aus magnetischem Werkstoff umfasst.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Oberflächenbereich derart gestaltet, dass sowohl eine Verdrehung des Kugelzapfens um seine Längsachse als auch eine Verschwenkung des Kugelzapfens relativ zu der feldbereitstellenden Komponente mittels der Winkelmesseinrichtung erfassbar ist. Eine Verschwenkung des Kugelzapfens erfolgt insbesondere unter Änderung der räumlichen Lage der Längsachse des Kugelzapfens. Ferner erfolgt eine Verschwenkung des Kugelzapfens bevorzugt um den Mittelpunkt der Gelenkkugel.
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Vorzugsweise umfasst der Oberflächenbereich eine oder wenigstens eine Vertiefung, die z. B. muldenförmig ist. Bevorzugt umfasst der Oberflächenbereich zwei oder wenigstens zwei Vertiefungen, die insbesondere bezüglich einer Axialebene spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, in welcher die axiale Richtung verläuft. Vorzugsweise sind die Vertiefungen durch einen stegförmigen Bereich der Gelenkkugel voneinander getrennt, der z. B. gegenüber den Vertiefungen erhöht ist. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Steg eine Oberfläche, die zumindest bereichsweise auf der Kugelfläche der Gelenkkugel liegt. Die Breite des stegförmigen Bereichs kann konstant sein oder entlang der Vertiefungen variieren. Durch das Vorsehen der Vertiefungen in dem Oberflächenbereich ist auf einfache Weise sowohl eine Verdrehung als auch eine Verschwenkung des Kugelzapfens relativ zu der feldbereitstellenden Komponente mittels der Winkelmesseinrichtung erfassbar. Die Vertiefungen sind z. B. muldenförmig. Bevorzugt ist der Boden von jeder der Vertiefungen quer zur Axialebene konkav ausgebildet. Vorzugsweise ist der Boden von jeder der Vertiefungen parallel zur Axialebene konvex ausgebildet. Insbesondere ist die Erstreckung jeder der Vertiefungen quer zur Axialebene kleiner als parallel zur Axialebene.
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Die Winkelmesseinrichtung ist bevorzugt der Gelenkkugel, insbesondere dem Oberflächenbereich gegenüberliegend angeordnet. Beispielsweise ist die Winkelmesseinrichtung an einem der Zapfenöffnung gegenüberliegenden Gehäuseboden des Gehäuses befestigt. Bevorzugt ist die Winkelmesseinrichtung an einem Gehäusedeckel befestigt, der eine der Zapfenöffnung gegenüberliegende Gehäuseöffnung des Gehäuses verschließt. Eine derartige Gehäuseöffnung erleichtert die Montage der Winkelmesseinrichtung. Insbesondere bildet der Gehäusedeckel den Gehäuseboden oder einen Teil desselben.
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Die Gelenkkugel ist vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer in dem Gehäuse fest sitzenden Lagerschale in dem Gehäuse gelagert. Die Lagerschale besteht insbesondere aus Kunststoff und dient als Gleitpartner für die Gelenkkugel.
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Anstatt die feldbereitstellende Komponente in ein Sackloch in der Gelenkkugel einzubauen, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die feldbereitstellende Komponente direkt über der feldsensierenden Komponente angeordnet. Die Oberfläche der Gelenkkugel wird derart bearbeitet, dass am Ort der feldsensierenden Komponente die Feldlinienrichtung des Felds, die von der feldsensierenden Komponente erfasst wird, durch eine Schwenk- und/oder Drehbewegung des Kugelzapfens verändert wird. Zum Ausbilden des Oberflächenbereichs ist es auch möglich, Bauteile zusätzlich auf die Oberfläche der Gelenkkugel im Oberflächenbereich aufzubringen, um die Eindeutigkeit der einzelnen Bewegungsformen zu gewährleisten. Bevorzugt können mit dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk sowohl Schwenkbewegungen (Kippbewegungen) als auch Drehbewegungen des Kugelzapfens relativ zu dem Gehäuse gemessen werden. Dadurch, dass die feldbereitstellende Komponente nicht mehr in die Gelenkkugel eingebaut werden muss, entfällt das kostenintensive Fräsen des Sacklochs.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine teilweise Schnittansicht durch ein Kugelgelenk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine perspektivische Darstellung der Gelenkkugel aus 1,
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3 eine perspektivische Darstellung der Gelenkkugel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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4 eine perspektivische Darstellung der Gelenkkugel gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
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5 eine teilweise Darstellung eines Kugelgelenks gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
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6 eine teilweise Darstellung eines Kugelgelenks gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung und
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7 eine schematische Draufsicht auf die Elektrodenanordnung gemäß 6.
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Aus 1 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines Kugelgelenks 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Das Kugelgelenk 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einen Innenraum 3, in dem eine Lagerschale 4 angeordnet ist. In der Lagerschale 4 ist ein eine Gelenkkugel 5 umfassender Kugelzapfen 6 mit seiner Gelenkkugel 5 drehbar und schwenkbar gelagert. Der Kugelzapfen 6 erstreckt sich durch eine in dem Gehäuse 2 vorgesehene Zapfenöffnung 7 hindurch aus dem Gehäuse 2 heraus und weist außerhalb des Gehäuses einen konischen Bereich 8 und einen zylindrischen Bereich 9 mit einem Außengewinde 10 auf. Ein den Kugelzapfen umringender Dichtungsbalg 11 ist mit einem Ende mittels eines Sicherungsrings 12 an dem Gehäuse 2 festgelegt, wobei das andere Ende des Dichtungsbalgs 11 an einem zwischen dem konischen Bereich 8 und der Gelenkkugel 5 angeordneten zylindrischen Bereich 13 des Kugelzapfens 6 dichtend anliegt. Der Zapfenöffnung 7 gegenüberliegend ist in dem Gehäuse 2 eine Gehäuseöffnung 14 vorgesehen, die mittels eines Gehäusedeckels 15 verschlossen ist. Der Gehäusedeckel 15 legt ferner die Lagerschale 4 in dem Gehäuse 2 fest.
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An dem Gehäusedeckel 15 sind ein Permanentmagnet 16 und eine Leiterplatte 17 befestigt, die einen magnetfeldempfindlichen Sensor 18 trägt, der zwischen dem Magneten 16 und der Gelenkkugel 5 angeordnet ist. Auf ihrer dem Magneten 16 zugewandten Seite weist die Gelenkkugel 5 einen Oberflächenbereich 19 auf, der bezüglich der Längsachse 20 des Kugelzapfens 6 rotationsunsymmetrisch ausgebildet ist. Der Kugelzapfen 6 besteht aus einem ferromagnetischen Material, wie z. B. Stahl, sodass das von dem Magneten 16 bereitgestellte Magnetfeld 34 (vgl. 3) mit dem Oberflächenbereich 19 in Wechselwirkung steht. Der Sensor 18 wird dabei aufgrund seiner Anordnung zwischen dem Magneten 16 und dem Oberflächenbereich 19 von dem Magnetfeld durchflutet. Wird der Kugelzapfen 6 um seine Längsachse 20 um einen Winkel γ gedreht, so ändert sich aufgrund der rotationsunsymmetrischen Ausgestaltung des Oberflächenbereichs 19 das Magnetfeld am Ort des Sensors 18. Mittels des Sensors 18 ist somit die Verdrehung γ des Kugelzapfens 6 um seine Längsachse 20 relativ zu dem Gehäuse 2 erfassbar. Ferner ist der Oberflächenbereich 19 derart ausgestaltet, dass auch eine Verschwenkung des Kugelzapfens 6 um den Mittelpunkt M der Gelenkkugel 5 um einen Winkel α relativ zu dem Gehäuse 2 mittels des Sensors 18 erfassbar ist, wobei der Winkel α hier in einer Axialebene 24 liegt (siehe 2), in welcher die Längsachse 20 verläuft. Entsprechendes gilt für eine Verschwenkung des Kugelzapfens 6 um den Mittelpunkt M der Gelenkkugel 5 in einer zur Axialebene 24 senkrechten Richtung, wobei eine solche Verschwenkung mit dem Winkel β gekennzeichnet ist (siehe 2). Somit ist die exakte Lage des Kugelzapfens 6 relativ zu dem Gehäuse 2 durch die beiden Schwenkwinkel α und β und durch den Drehwinkel γ bestimmbar. Gemäß 1 fällt die Axialebene 24 mit der Zeichenebene zusammen.
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Aus 2 ist eine perspektivische Ansicht der Gelenkkugel 5 mit einer vereinfachten und lediglich teilweisen Darstellung des Zapfenbereichs ersichtlich, wobei der Oberflächenbereich 19 zwei Vertiefungen 21 und 22 aufweist, die durch einen stegförmigen Bereich 23 voneinander getrennt sind. Die beiden Vertiefungen 21 und 22 sind spiegelsymmetrisch zu der Axialebene 24. Ferner verläuft der stegförmige Bereich 23 entlang der Axialebene 24, die eine Mittelebene für den stegförmigen Bereich 23 bildet. Quer zur Axialebene 24 weist der stegförmige Bereich 23 eine konstante Breite b auf.
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Die parallel zur Axialebene 24 verlaufende Linie 25 am Boden der Vertiefung 21 verdeutlicht, dass die Vertiefung 21 entlang der Axialebene 24 konvex ausgebildet ist. Ferner verdeutlicht die quer zur Axialebene 24 verlaufende Linie 26 am Boden der Vertiefung 21, dass die Vertiefung 21 quer zur Axialebene 24 konkav ausgebildet ist. Der Oberflächenbereich 19 ist derart ausgebildet, dass die Winkel α, β und γ mittels des Sensors 18 erfassbar sind.
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Aus 3 ist eine perspektivische Darstellung der Gelenkkugel 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Der die Vertiefungen 21 und 22 des Oberflächenbereichs 19 voneinander trennende stegförmige Bereich 23 weist gemäß der zweiten Ausführungsform entlang der auf der Längsachse 20 des Kugelzapfens 6 liegenden Axialebene 24 eine variierende Breite b auf. Da der stegförmige Bereich 23 die Vertiefungen 21 und 22 voneinander trennt, sind auch die Vertiefungen im Bereich des stegförmigen Bereichs 23 gegenüber der ersten Ausführungsform modifiziert. Abgesehen von diesen Unterschieden stimmt die zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform überein, sodass zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird. Insbesondere kann der Kugelzapfen gemäß der zweiten Ausführungsform den Kugelzapfen gemäß 1 ersetzen.
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Aus 4 ist eine Darstellung einer Gelenkkugel 5 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Gemäß der dritten Ausführungsform umfasst der Oberflächenbereich 19 lediglich eine einzige Vertiefung 21, die bezüglich der Längsachse 20 rotationsunsymmetrisch ist. Somit ist es durch das Vorsehen einer einzigen Vertiefung in dem Oberflächenbereich 19 möglich, die Winkel α, β und γ mittels des Sensors 18 zu bestimmen. Abgesehen von diesen Unterschieden ist die dritte Ausführungsform analog zur ersten Ausführungsform aufgebaut, sodass zur weiteren Beschreibung der dritten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird. Insbesondere kann der Kugelzapfen gemäß der dritten Ausführungsform den Kugelzapfen in 1 ersetzen.
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Gemäß den ersten drei Ausführungsformen wird eine Winkelmesseinrichtung mit dem Magneten 16 als feldbereitstellende Komponente und dem magnetfeldempfindlichen Sensor 18 als feldsensierende Komponente eingesetzt. Bei den folgenden zwei Ausführungsformen werden andere Winkelmesseinrichtungen verwendet.
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Aus 5 ist eine teilweise Darstellung eines Kugelgelenks gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Die Ausgestaltung des Oberflächenbereichs 19 entspricht hier der dritten Ausführungsform, was aber lediglich beispielhaft zu verstehen ist, sodass der Oberflächenbereich 19 auch gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform oder anders ausgebildet sein kann.
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Als feldbereitstellende Komponente 29 der Winkelmesseinrichtung wird eine elektrische Spule 27 mit einem Spulenkern 28 eingesetzt, der bevorzugt aus Ferrit besteht. Die Spule 27 erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, welches mit dem ferromagnetischen Oberflächenbereich 19 in Wechselwirkung steht. Eine Induktivitätsmessvorrichtung 30 ist elektrisch mit der Spule 27 verbunden und misst deren effektive Induktivität, die aufgrund der Ausgestaltung des Oberflächenbereichs 19 abhängig von der Lage des Kugelzapfens 6 relativ zu der Spule 27 ist. Da die Spule 27 gehäusefest ist, lassen sich auf Basis der gemessenen Induktivität die Winkel α, β und γ bestimmen. Die Winkelmesseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform kann die Winkelmesseinrichtung gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform ersetzen.
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Aus 6 ist eine teilweise Darstellung eines Kugelgelenks gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Die Ausgestaltung des Oberflächenbereichs 19 entspricht hier der dritten Ausführungsform, was aber lediglich beispielhaft zu verstehen ist, sodass der Oberflächenbereich 19 auch gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform oder anders ausgebildet sein kann.
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Als feldbereitstellende Komponente 29 der Winkelmesseinrichtung wird eine Elektrodenanordnung mit drei Elektroden 31, 32 und 35 eingesetzt, die dem Oberflächenbereich 19 gegenüberliegen. Die Elektrodenanordnung erzeugt ein elektrisches Wechselfeld, welches mit dem elektrisch leitfähigen Oberflächenbereich 19 in Wechselwirkung steht. Eine Kapazitätsmessvorrichtung 33 ist elektrisch mit der Elektrodenanordnung verbunden und misst die effektiven Kapazitäten zwischen den Elektroden, wobei diese effektiven Kapazitäten aufgrund der Ausgestaltung des Oberflächenbereichs 19 abhängig von der Lage des Kugelzapfens 6 relativ zu der Elektrodenanordnung sind. Da die Elektrodenanordnung gehäusefest ist, lassen sich auf Basis der gemessenen Kapazitäten die Winkel α, β und γ bestimmen. Die Winkelmesseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform kann die Winkelmesseinrichtung gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform ersetzen.
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Aus 7, die eine schematische Draufsicht auf die Elektrodenanordnung zeigt, ist ersichtlich, dass die Elektroden 31, 32 und 35 nicht alle auf einer Geraden, sondern auf den Ecken eines Dreiecks 36 liegen, welches vorzugsweise ein gleichseitiges Dreieck ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgelenk
- 2
- Gehäuse
- 3
- Innenraum des Gehäuses
- 4
- Lagerschale
- 5
- Gelenkkugel
- 6
- Kugelzapfen
- 7
- Zapfenöffnung
- 8
- konischer Bereich des Kugelzapfens
- 9
- zylindrischer Bereich des Kugelzapfens
- 10
- Gewinde
- 11
- Dichtungsbalg
- 12
- Sicherungsring
- 13
- zylindrischer Bereich des Kugelzapfens
- 14
- Gehäuseöffnung
- 15
- Gehäusedeckel
- 16
- Magnet
- 17
- Leiterplatte
- 18
- magnetfeldempfindlicher Sensor
- 19
- Oberflächenbereich
- 20
- Längsachse des Kugelzapfens
- 21
- Vertiefung
- 22
- Vertiefung
- 23
- stegförmiger Bereich
- 24
- Axialebene
- 25
- Bodenlinie der Vertiefung entlang der Axialebene
- 26
- Bodenlinie der Vertiefung quer zur Axialebene
- 27
- elektrische Spule
- 28
- Spulenkern
- 29
- feldbereitstellende Komponente
- 30
- Induktivitätsmessvorrichtung
- 31
- Elektrode
- 32
- Elektrode
- 33
- Kapazitätsmessvorrichtung
- 34
- Feld
- 35
- Elektrode
- 36
- Dreieck
- M
- Mittelpunkt der Gelenkkugel
- α
- Schwenkwinkel des Kugelzapfens
- β
- Schwenkwinkel des Kugelzapfens
- γ
- Drehwinkel des Kugelzapfens
- b
- Breite des stegförmigen Bereichs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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