DE102019210184B4 - Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs mit einem Gelenkgehäuse (5) und mit einer in einem Gehäuseinnenraum (6) des Gelenkgehäuses (5) angeordneten Kugelaufnahme (7), wobei in der Kugelaufnahme (7) eine Gelenkkugel (3) eines Gelenkinnenteils (2) gelenkbeweglich gelagert ist, und mit einer Sensoreinrichtung (13), die mehrere Sensorelemente (14) aufweist, wobei die Sensorelemente (14) in der Kugelaufnahme (7) angeordnet sind, die Sensorelemente (14) Bestandteile der Kugelaufnahme (7) bilden und/oder die Kugelaufnahme (7) mindestens teilweise aus den Sensorelementen (14) gebildet ist, und die Kugelaufnahme (7) als eine Schale und/oder Folie ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (14) unmittelbar an einer Oberfläche der Gelenkkugel (3) und/oder unmittelbar an einer Oberfläche des Gehäuseinnenraums (6) des Gelenkgehäuses (5) anliegen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs mit einem Gelenkgehäuse und mit einer in einem Gehäuseinnenraum des Gelenkgehäuses angeordneten Kugelaufnahme, wobei in der Kugelaufnahme eine Gelenkkugel eines Gelenkinnenteils gelenkbeweglich gelagert ist, und mit einer Sensoreinrichtung, die mehrere Sensorelemente aufweist, wobei die Sensorelemente in der Kugelaufnahme angeordnet sind, die Sensorelemente Bestandteile der Kugelaufnahme bilden und/oder die Kugelaufnahme mindestens teilweise aus den Sensorelementen gebildet ist, und die Kugelaufnahme als eine Schale und/oder Folie ausgebildet ist.
  • Ein derartiges Kugelgelenk ist aus der DE 10 2019 208 427 A1 bekannt.
  • Aus der DE 10 2005 030 971 A1 ist ein Kugelgelenk bekannt, bei dem eine Sensoranordnung im Bereich einer als Kugelschale ausgebildeten Kugelaufnahme, nämlich auf einer Außenseite der Kugelschale und zwischen der Kugelschale und dem Gelenkgehäuse, platziert wird.
  • Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass derart angeordnete Sensorelemente wie ein Abstandshalter zwischen der Kugelaufnahme und dem Gelenkgehäuse wirken. Insbesondere können derart angeordnete Sensorelemente ein gleichmäßiges oder vollflächiges Anliegen der Kugelaufnahme an einer Oberfläche des Gelenkgehäuses bzw. des Gehäuseinnenraums verhindern oder zumindest stören. Dies kann sich schlimmstenfalls negativ auf die Eigenschaften des Kugelgelenks auswirken. Zudem können die auf der Außenseite der Kugelaufnahme bzw. Kugelschale angeordneten Sensorelemente aufgrund ihrer exponierten Lage bei der Montage unter Umständen leicht beschädigt werden.
  • Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Kugelgelenk, ein Verfahren und/oder eine Kugelaufnahme der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein Kugelgelenk und/oder eine Kugelaufnahme mit einer Sensoreinrichtung bereitgestellt werden kann, wobei sich das Vorsehen der Sensoreinrichtung nicht negativ auf die Eigenschaften des Kugelgelenks und/oder die Montage des Kugelgelenks auswirken soll. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Kugelgelenk nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
  • Das Kugelgelenk ist für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Im Fahrzeugbau können Kugelgelenke auf vielfältige Weise zum Einsatz kommen. Insbesondere dienen Kugelgelenke im Fahrwerk dazu, Fahrwerkskomponenten, wie beispielsweise Lenkerbauteile, Radträger, Spurstangen oder dergleichen gelenkig miteinander oder mit dem Fahrzeugaufbau bzw. einem daran befestigten Achsträger zu verbinden. Ein Kugelgelenk kann als ein Kugelzapfengelenk oder als ein Kugelhülsengelenk ausgebildet sein.
  • Das Kugelgelenk weist ein Gelenkgehäuse auf. Das Gelenkgehäuse hat einen Gehäuseinnenraum. Der Gehäuseinnenraum kann als eine Gehäuseausnehmung ausgebildet sein. In dem Gehäuseinnenraum des Gelenkgehäuses ist eine Kugelaufnahme angeordnet. Vorzugsweise ist die Kugelaufnahme als ein separates oder eigenständiges Bauteil ausgebildet. Insbesondere ist mittels der Kugelaufnahme eine Reibung und somit ein Verschleiß des Kugelgelenks trotz der zuweilen hohen betrieblichen Belastungen reduzierbar. Vorzugsweise ist die Kugelaufnahme mindestens im Wesentlichen aus einem Kunststoffmaterial gebildet. In der Kugelaufnahme ist eine Gelenkkugel eines Gelenkinnenteils gelenkbeweglich und/oder gleitbeweglich gelagert. Die Kugelaufnahme kann hohlkugelartig ausgebildet sein. Insbesondere weist die Kugelaufnahme eine Öffnung auf. Durch die Öffnung der Kugelaufnahme kann sich das Gelenkinnenteil nach außen heraus erstrecken.
  • Vorzugsweise ist das Gelenkgehäuse mindestens einseitig offen ausgebildet, wobei durch eine hierdurch ausgebildete Öffnung des Gelenkgehäuses der Gehäuseinnenraum zugänglich ist. Insbesondere bilden das Gelenkgehäuse und die in dem Gehäuseinnenraum aufgenommene Kugelaufnahme eine gemeinsame Öffnung des Kugelgelenks. Aus dieser gemeinsamen Öffnung kann sich das Gelenkinnenteil nach außen heraus erstrecken. Das Gelenkinnenteil kann als ein Kugelzapfen oder als eine Kugelhülse ausgebildet sein. Bei der Ausbildung als ein Kugelzapfen ragt dessen Zapfenabschnitt aus der Öffnung des Gelenkgehäuses heraus.
  • Vorzugsweise ist unter einer gelenkbeweglichen Lagerung zweier Komponenten, hier beispielsweise des Gelenkinnenteils und des Gelenkgehäuses, eine derartige Verbindung zu verstehen, bei der die beiden Komponenten um mindestens eine Drehachse relativ zueinander verdreht und/oder zueinander verkippt werden können.
  • Darüber hinaus weist das Kugelgelenk eine Sensoreinrichtung auf. Die Sensoreinrichtung hat mehrere, insbesondere zwei, drei, vier oder mehr, Sensorelemente. Eine derartige Sensoreinrichtung kann zur Messung von Kräften oder Belastungen in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, um dort die im realen Fahrbetrieb einwirkenden Kräfte und/oder Biegemomente ermitteln zu können. Die Daten von einer Sensoreinrichtung eines Kugelgelenks der eingangs genannten Art im Bereich des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs ermöglicht Rückschlüsse auf den fahrdynamischen Zustand eines Kraftfahrzeugs. Hierbei sind die Sensorelemente in der Kugelaufnahme angeordnet.
  • Hierbei ist von Vorteil, dass die Sensorelemente nicht wie eine separate Komponente beim Aufbau bzw. der Montage des Kugelgelenks wirken. Dadurch, dass die Sensorelemente in der Kugelaufnahme selbst angeordnet sind, ist eine unerwünschte Auswirkung der Sensoreinrichtung auf die Eigenschaften des Kugelgelenks und/oder die Montage des Kugelgelenks reduzierbar oder sogar vollständig vermeidbar. Insbesondere ist ein zusätzliches Bauteil, das zwischen der Kugelaufnahme und dem Gelenkgehäuse angeordnet wird, verzichtbar.
  • Erfindungsgemäß bilden die Sensorelemente Bestandteile der Kugelaufnahme. Die Kugelaufnahme ist mindestens teilweise aus den Sensorelementen gebildet. Insbesondere sind die Sensorelemente ein integraler Bestandteil der Kugelaufnahme. Vorzugsweise ist die Kugelaufnahme aus den Sensorelementen und einem Kunststoffmaterial gebildet. Hierbei können die Sensorelemente teilweise oder vollständig in dem Kunststoffmaterial eingebettet sein. Die Kugelaufnahme selbst kann eine Doppelfunktion übernehmen. Zum einen übernimmt die Kugelaufnahme die Funktion einer, insbesondere reibungsarmen, Lagerung. Zum anderen übernimmt die Kugelaufnahme die Funktion einer Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Zustands und/oder eine physikalischen Größe des Kugelgelenks.
  • Vorzugsweise ist die Kugelaufnahme kugelsegmentförmig und/oder mindestens teilweise hohlkugelartig ausgebildet. Erfindungsgemäß ist die Kugelaufnahme als eine Schale und/oder Folie realisiert. Bei der Ausbildung der Kugelaufnahme als eine Schale kann die kugelsegmentförmige und/oder hohlkugelartige Gestalt formstabil ausgebildet sein. Bei einer Ausbildung der Kugelaufnahme bzw. Realisierung als eine Folie kann sich die kugelsegmentförmige und/oder hohlkugelartige Gestalt erst nach der Montage der Kugelaufnahme auf der Gelenkkugel und/oder in dem Gehäuseinnenraum des Gelenkgehäuses ergeben.
  • Nach einer Weiterbildung weist die Kugelaufnahme eine vorgegebene Wanddicke auf. Hierbei sind die Sensorelemente innerhalb der Wanddicke und/oder innerhalb einer die Wanddicke bestimmenden Wand der Kugelaufnahme angeordnet. Somit sind die Sensorelemente beispielsweise nicht auf einer Seite der Kugelaufnahme aufgesetzt, sondern integraler Bestandteil der Kugelaufnahme selbst. Insbesondere hat die Kugelaufnahme eine konstante Wanddicke. Die konstante Wanddicke kann sich insbesondere auf einen Querschnitt oder auf sämtliche denkbaren Querschnitte der Kugelaufnahme beziehen. Somit kann die Kugelaufnahme an jeder Stelle die gleiche Wanddicke aufweisen. In Abhängigkeit von der Lage der Sensorelemente kann die Wanddicke allein aus der Dicke des Kunststoffmaterials oder allein aus der Dicke des jeweiligen Sensorelementes oder einer Kombination der Dicke des Sensorelementes und einer das Sensorelement überziehenden Kunststoffschicht aus dem Kunststoffmaterial ergeben.
  • Vorzugsweise sind mehrere Sensorelemente in einer Äquatorebene oder zumindest im Wesentlichen in einer Äquatorebene der Gelenkkugel angeordnet. Insbesondere sind die mehreren in der Äquatorebene angeordneten Sensorelemente gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Gelenkkugel herum verteilt angeordnet. Mehrere Sensorelemente können im Bereich eines Pols und/oder einen Polbereich der Gelenkkugel umgebend oder umlaufend angeordnet sein. Insbesondere kann ein einzelnes Sensorelement im Bereich des Pols der Gelenkkugel und/oder der Öffnung des Gelenkgehäuses und/oder der Kugelaufnahme gegenüberliegend angeordnet sein.
  • Erfindungsgemäß liegen die Sensorelemente unmittelbar an einer Oberfläche der Gelenkkugel und/oder unmittelbar an einer Oberfläche des Gehäusesinnenraums des Gelenkgehäuses an. Zwischen den Sensorelementen und einer Oberfläche des Gehäuseinnenraums des Gelenkgehäuses kann gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Kunststoffschicht der Kugelaufnahme, insbesondere aus dem Kunststoffmaterial der Kugelaufnahme, angeordnet sein. Nach einer weiteren Ausführungsform ist zwischen den Sensorelementen und einer Oberfläche der Gelenkkugel eine Kunststoffschicht der Kugelaufnahme, insbesondere aus dem Kunststoffmaterial der Kugelaufnahme, angeordnet. Je nach Ausführungsform kann somit das jeweilige Sensorelement unmittelbar an der Oberfläche der Gelenkkugel und/oder der Oberfläche des Gehäuseinnenraums anliegen oder das Sensorelement kann mittels einer Kunststoffschicht von der jeweiligen Oberfläche beabstandet sein. Wesentlich ist jedoch in allen Fällen, dass die Sensorelemente in bzw. innerhalb der Kugelaufnahme, insbesondere innerhalb der Wanddicke der Kugelaufnahme, angeordnet sind.
  • Das Gelenkgehäuse kann aus einem Kunststoff, insbesondere mittels eines Spritzguss-Verfahrens, hergestellt bzw. ausgebildet sein. Beim Herstellen bzw. Ausbilden des Gelenkgehäuses kann dieses zugleich in einer Aufnahme eines Fahrwerkbauteils oder Strukturbauteils angeordnet bzw. befestigt werden.
  • Das Gelenkgehäuse kann in einer Aufnahme eines Fahrwerkbauteils angeordnet sein. Alternativ kann das Gelenkgehäuse mittels einer Aufnahme in einem Fahrwerkbauteil gebildet sein. Hierbei ist somit das Gelenkgehäuse nicht als eine eigenständige Komponente bzw. als ein separates Bauteil realisiert, sondern ein Abschnitt des Fahrwerkbauteils mit der Aufnahme bildet das Gelenkgehäuse für das Kugelgelenk.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Kugelaufnahme mit den Sensorelementen mittels eines MID-Verfahrens und/oder mittels eines Druckverfahrens hergestellt. Hierbei steht die Abkürzung MID für Moulded Interconnect Devices bzw. spritzgegossene Schaltungsträger. Insbesondere wird die Kugelaufnahme zusammen mit den Sensorelementen mittels eines 3D-MID-Verfahrens hergestellt. Hierdurch lässt sich eine Kugelaufnahme mit mehreren Sensorelementen als ein einziges Bauteil auf effiziente und vergleichsweise kostengünstige Weise herstellen.
  • Die Sensorelemente können Carbon-Nanoröhrchen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Sensorelemente Piezo-Elemente aufweisen. Mittels eines Sensorelementes auf Basis von Carbon-Nanoröhrchen oder Piezo-Elementen lassen sich die in einem Kugelgelenk wirkenden Kräfte und/oder Belastungen bestimmen bzw. ermitteln. Insbesondere sind die Sensorelemente zum Messen einer Belastung, einer Kraft, einer Dehnung, einer Temperatur und/oder einer Schallwelle ausgebildet.
  • Die Sensorelemente können mit Leitungen verbunden sein, wobei die Leitungen durch das Gelenkgehäuse zu einem Steckerelement und/oder einer Auswerteeinrichtung führen. Mittels der Auswerteeinrichtung können die gemessenen Daten der Sensorelemente ausgewertet und die gewünschten physikalischen Größen bestimmt werden. Das Steckerelement kann an dem Gelenkgehäuse angeordnet bzw. befestigt sein.
  • Von besonderem Vorteil ist ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, wobei zunächst die Kugelaufnahme mit den Sensorelementen hergestellt wird. Dies kann mittels eines MID-Verfahrens oder eines anderen geeigneten Druckverfahrens realisiert werden. Sodann wird die Kugelaufnahme auf der Gelenkkugel angeordnet. Anschließend wird die Gelenkkugel zusammen mit der Kugelaufnahme im Gehäuseinnenraum des Gelenkgehäuses angeordnet. Dies kann derart erfolgen, dass die Gelenkkugel mit der Kugelaufnahme in den Gehäuseinnenraum eines bereits vorhandenen Gelenkgehäuses eingesetzt wird. Anschließend kann die Gelenkkugel und/oder die Kugelaufnahme mittels eines Verschlussrings in dem Gehäuseinnenraum verliersicher gehalten werden.
  • Alternativ kann die Anordnung der Gelenkkugel zusammen mit der Kugelaufnahme in dem Gehäuseinnenraum derart erfolgen, dass das Gelenkgehäuse mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt wird. Hierzu kann die Gelenkkugel zusammen mit der Kugelaufnahme in ein Spritzguss-Werkzeug eingelegt werden, um anschließend das Gelenkgehäuse beispielsweise aus einem Kunststoff spritzzugießen. Gemäß einer weiteren Alternative kann die Kugelaufnahme nach deren Herstellung zunächst in den Gehäuseinnenraum des Gelenkgehäuses angeordnet werden, wobei anschließend die Gelenkkugel in die Kugelaufnahme eingeführt wird. Hiernach kann ein Verschließen des Gelenkgehäuses bzw. des Gehäuseinnenraums mittels eines Verschlussringes erfolgen.
  • Von besonderen Vorteil ist eine Kugelaufnahme für ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk und zum gelenkbeweglichen Aufnehmen und Lagern einer Gelenkkugel eines Gelenkinnenteils, und mit einer Sensoreinrichtung, die mehrere Sensorelemente aufweist, wobei die Sensorelemente in der Kugelaufnahme angeordnet und/oder integriert sind. Insbesondere ist die Kugelaufnahme gemäß allen im Zusammenhang mit dem vorrangegangen beschriebenen Kugelgelenk erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Insbesondere bilden die Sensorelemente Bestandteile der Kugelaufnahme. Die Kugelaufnahme kann mindestens teilweise aus den Sensorelementen gebildet sein. Insbesondere sind die Sensorelemente ein integraler Bestandteil der Kugelaufnahme. Hierbei können die Sensorelemente teilweise oder vollständig in dem Kunststoffmaterial eingebettet sein.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugelgelenk um ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Kugelgelenk. Vorzugsweise ist das Verfahren gemäß allen im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Kugelgelenk erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Kugelgelenk gemäß allen im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
    • 1 eine geschnittene schematische Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kugelgelenks, und
    • 2 eine geschnittene schematische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kugelgelenks.
  • 1 zeigt eine geschnittene schematische Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kugelgelenks 1. Das Kugelgelenk 1 ist zum Einsatz in einem Fahrwerk eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs ausgebildet. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Kugelgelenk 1 als ein Kugelzapfengelenk realisiert. Das Kugelgelenk 1 hat ein Gelenkinnenteil 2. Das Gelenkinnenteil 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Kugelzapfen ausgebildet. Entsprechend weist das Gelenkinnenteil eine Gelenkkugel 3 und einen Zapfenabschnitt 4 auf. Des Weiteren weist das Kugelgelenk 1 ein Gelenkgehäuse 5 auf. Das Gelenkgehäuse 5 hat eine Gehäuseausnehmung bzw. einen Gehäuseinnenraum 6. In dem Gehäuseinnenraum 6 ist eine Kugelaufnahme 7 angeordnet. In der Kugelaufnahme 7 ist die Gelenkkugel 3 des Gelenkinnenteils 2 gelenkbeweglich gelagert. Somit ist das Gelenkinnenteil 2 kipp- und drehbeweglich in Bezug zu der Kugelaufnahme 7 und dem Gelenkgehäuse 5 gelagert.
  • Das Gelenkgehäuse 5 bzw. die Kugelaufnahme 7 weisen eine Öffnung 8 auf, durch die sich das Gelenkinnenteil 2 mit dem Zapfenabschnitt 4 nach außen heraus erstreckt. Mittels eines Verschlussrings 9 wird das Gelenkinnenteil 2 und die Kugelaufnahme 7 verliersicher in dem Gelenkgehäuse 5 gehalten.
  • Die Gelenkkugel 3 weist einen Mittelpunkt 10 und eine durch den Mittelpunkt 10 verlaufende Äquatorebene 11 auf. Das Gelenkinnenteil 2 ist hier in einer sogenannten Nullstellung gezeigt. In dieser Position des Gelenkinnenteils 2 erstreckt sich eine Mittellängsachse 23 des Gelenkinnenteils 2 rechtwinklig zur Äquatorebene 11. Zudem schneiden sich die Äquatorebene 11 und die Mittellängsachse 23 im Mittelpunkt 10. Die Kugelaufnahme 7 ist kugelsegmentförmig bzw. hohlkugelartig ausgebildet und erstreckt sich ausgehend von einem Polbereich 12 der Gelenkkugel 3 über die Äquatorebene hinweg in Richtung des Zapfenabschnitts 4. Die Öffnung 8 ist dem Polbereich 12 gegenüberliegend angeordnet.
  • Des Weiteren weist das Kugelgelenk 1 eine Sensoreinrichtung 13 auf. Die Sensoreinrichtung 13 weist mehrere Sensorelemente 14 auf. Die Sensorelemente 14 sind in der Kugelaufnahme 7 angeordnet. Hierbei bilden die Sensorelemente 14 Bestandteile der Kugelaufnahme 7. Mit anderen Worten ist die Kugelaufnahme 7 zumindest teilweise aus den Sensorelementen 14 gebildet. Darüber hinaus weist die Kugelaufnahme 7 ein Kunststoffmaterial 15 auf. Die Sensorelemente 14 sind mindestens teilweise in dem Kunststoffmaterial 15 eingebettet.
  • Die Kugelaufnahme 7 weist eine Wanddicke auf, die bei diesem Beispiel über den gesamten Querschnitt bzw. an jeder Stelle der Kugelaufnahme 7 im Wesentlichen gleich groß ist. Die Sensorelemente 14 sind innerhalb der Wanddicke der Kugelaufnahme 7 angeordnet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Sensorelemente 14 im Wesentlichen in der Äquatorebene 11 angeordnet. Des Weiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere Sensorelemente 14 den Polbereich 12 der Gelenkkugel 3 umgebend angeordnet.
  • Die Sensorelemente 14 sind hier beispielhaft derart in der Kugelaufnahme 7 angeordnet, so dass die Sensorelemente 14 unmittelbar an einer Oberfläche des Gehäuseinnenraums 6 anliegen. Zwischen den Sensorelementen 14 und einer Oberfläche der Gelenkkugel 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kunststoffschicht 16 der Kugelaufnahme 7 aus dem Kunststoffmaterial 15. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Kunststoffschichten 16 mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Zum Herstellen des Kugelgelenks 1 kann zunächst die Kugelaufnahme 7 in dem Gehäuseinnenraum 6 angeordnet werden. Anschließend wird die Gelenkkugel 3 gelenkbeweglich in die Kugelaufnahme 7 aufgenommen. Sodann erfolgt die Anordnung des Verschlussringes 9 und ein Verformen eines Randes 17 des Gelenkgehäuses 5 zum Halten bzw. Befestigen des Verschlussrings 9 an dem Gelenkgehäuse 5.
  • 2 zeigt eine geschnittene schematische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kugelgelenks 18. Gleiche Merkmale wie zuvor tragen die gleichen Bezugszeichen. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
  • Im Unterschied zu dem Kugelgelenk 1 gemäß 1 ist bei dem Kugelgelenk 18 eine etwas andere Verteilung der Sensorelemente 14 der Sensoreinrichtung 13 realisiert. Zwar sind auch hier mehrere Sensorelemente 14 im Wesentlichen in der Äquatorebene 11 der Gelenkkugel 3 angeordnet, jedoch ist hier lediglich ein einzelnes Sensorelement 14 im Polbereich 12 bzw. am Pol der Gelenkkugel 3 angeordnet. Die in der Äquatorebene 11 angeordneten Sensorelemente 14 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig um den Mittelpunkt 10 herum verteilt in der Kugelaufnahme 7 angeordnet.
  • Während das Gelenkgehäuse 5 bei dem Kugelgelenk 1 gemäß 1 aus einem Metall gebildet ist, ist das Kugelgelenk 5 bei dem Kugelgelenk 18 gemäß der 2 aus einem Kunststoff und mittels eines Spritzguss-Verfahrens hergestellt. Hierbei ist das Gelenkgehäuse 5 gemäß dem Kugelgelenk 18 zugleich in einer Aufnahme 19 eines Fahrwerkbauteils 20 angeordnet bzw. befestigt.
  • Die Sensorelemente 14 sind jeweils mit mindestens einer Leitung 21 verbunden. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit ist hier lediglich eine einzelne Leitung 21 dargestellt. Die Leitung 21 ist durch das Gelenkgehäuse 5 zu einem Steckerelement 22 geführt. Das Steckerelement 22 ist an dem Gelenkgehäuse 5 angeordnet bzw. mit dem Gelenkgehäuse 5 befestigt. Hierbei ist das Steckerelement 22 derart an einer Außenseite des Gelenkgehäuses 5 befestigt, dass ein hier nicht näher dargestelltes korrespondierend zu dem Steckerelement 22 ausgebildetes weiteres Steckerelement in das Steckerelement 22 eingesteckt werden kann. Hierdurch kann eine Verbindung mit einer hier nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung hergestellt werden.
  • Zum Herstellen des Kugelgelenks 18 wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Kugelaufnahme 7 zunächst in Gestalt einer Folie hergestellt. Sodann wird die Kugelaufnahme 7 auf der Gelenkkugel 3 angeordnet. Die Gelenkkugel 3 mit der Kugelaufnahme 7 wird zusammen mit dem Fahrwerkbauteil 20 in ein hier nicht näher dargestelltes Spritzguss-Werkzeug angeordnet. Sodann wird das Gelenkgehäuse 5 aus einem Kunststoff spritzgegossen. Hierbei wird zugleich die Lage der Leitung 21 und des Steckerelementes 22 festgelegt bzw. das Steckerelement 22 mit dem Gelenkgehäuse 5 verbunden.
  • Alternativ kann die Kugelaufnahme 7 unmittelbar auf der Gelenkkugel 3 hergestellt werden. Insbesondere wird die Kugelaufnahme 7 mittels eines geeigneten Druckverfahrens, beispielsweise einem 3D-MID-Verfahren, hergestellt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Sensorelemente 14 sowohl an der Oberfläche der Gelenkkugel 3 als auch an der Oberfläche des Gehäuseinnenraums 6 an.
  • Die Ausbildung der Kugelaufnahme 7 mit in der Kugelaufnahme 7 integrierten und nicht nach außen vorstehenden Sensorelementen 14 gewährleistet eine gute Montierbarkeit und/oder vermeidet eine unerwünschte negative Beeinflussung der Eigenschaften des Kugelgelenks 1 bzw. 18.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Kugelgelenk
    2
    Gelenkinnenteil
    3
    Gelenkkugel
    4
    Zapfenabschnitt
    5
    Gelenkgehäuse
    6
    Gehäuseinnenraum
    7
    Kugelaufnahme
    8
    Öffnung
    9
    Verschlussring
    10
    Mittelpunkt
    11
    Äquatorebene
    12
    Polbereich
    13
    Sensoreinrichtung
    14
    Sensorelement
    15
    Kunststoffmaterial
    16
    Kunststoffschicht
    17
    Rand
    18
    Kugelgelenk
    19
    Aufnahme
    20
    Fahrwerkbauteil
    21
    Leitung
    22
    Steckerelement
    23
    Mittellängsachse

Claims (11)

  1. Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs mit einem Gelenkgehäuse (5) und mit einer in einem Gehäuseinnenraum (6) des Gelenkgehäuses (5) angeordneten Kugelaufnahme (7), wobei in der Kugelaufnahme (7) eine Gelenkkugel (3) eines Gelenkinnenteils (2) gelenkbeweglich gelagert ist, und mit einer Sensoreinrichtung (13), die mehrere Sensorelemente (14) aufweist, wobei die Sensorelemente (14) in der Kugelaufnahme (7) angeordnet sind, die Sensorelemente (14) Bestandteile der Kugelaufnahme (7) bilden und/oder die Kugelaufnahme (7) mindestens teilweise aus den Sensorelementen (14) gebildet ist, und die Kugelaufnahme (7) als eine Schale und/oder Folie ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (14) unmittelbar an einer Oberfläche der Gelenkkugel (3) und/oder unmittelbar an einer Oberfläche des Gehäuseinnenraums (6) des Gelenkgehäuses (5) anliegen.
  2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelaufnahme (7) kugelsegmentförmig, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, ausgebildet ist.
  3. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelaufnahme (7) eine vorgegebene Wanddicke aufweist und die Sensorelemente (14) innerhalb der Wanddicke angeordnet sind, insbesondere hat die Kugelaufnahme (7) eine, vorzugsweise im Querschnitt, konstante Wanddicke.
  4. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (14) in einer Äquatorebene (11) der Gelenkkugel (3) und/oder dass mehrere Sensorelemente (14) im Bereich eines Pols und/oder eines Polbereich (12) der Gelenkkugel (3) umgebend angeordnet sind.
  5. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Sensorelementen (14) und einer Oberfläche des Gehäuseinnenraums (6) des Gelenkgehäuses (5) eine Kunststoffschicht (16) der Kugelaufnahme (7) angeordnet ist, wenn die Sensorelemente (14) unmittelbar an einer Oberfläche der Gelenkkugel (3) anliegen.
  6. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Sensorelementen (14) und einer Oberfläche der Gelenkkugel (3) eine Kunststoffschicht (16) der Kugelaufnahme (7) angeordnet ist, wenn die Sensorelemente (14) unmittelbar an einer Oberfläche des Gehäuseinnenraums (6) des Gelenkgehäuses (5) anliegen.
  7. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkgehäuse (5) aus einem Kunststoff, insbesondere mittels eines Spritzguss-Verfahrens, ausgebildet ist.
  8. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkgehäuse (5) in einer Aufnahme (19) eines Fahrwerkbauteils (20) angeordnet ist oder das Gelenkgehäuse mittels einer Aufnahme in einem Fahrwerkbauteil gebildet ist.
  9. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelaufnahme (7) mit den Sensorelementen (14) mittels eines MID-Verfahrens und/oder Druckverfahrens hergestellt ist.
  10. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (14) Karbon-Nanoröhrchen oder Piezo-Elemente aufweisen, insbesondere sind die Sensorelemente (14) zum Messen einer Belastung, einer Kraft, einer Dehnung, einer Temperatur und/oder einer Schallwelle ausgebildet.
  11. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (14) mit Leitungen (21) verbunden sind, wobei die Leitungen (21) durch das Gelenkgehäuse (5) zu einem Steckerelement (22) und/oder einer Auswerteinrichtung führen, insbesondere ist das Steckerelement (22) an dem Gelenkgehäuse (5) angeordnet.
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