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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit einem Gelenkinnenteil und mit einem Gelenkgehäuse, das Gelenkgehäuse weist eine Aufnahme auf, wobei in der Aufnahme eine Gelenkkugel des Gelenkinnenteils gelenkbeweglich gelagert ist, und mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen von zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkgehäuse wirkenden Kräften, wobei die Sensoreinrichtung mehrere Sensoreinheiten zum Erfassen jeweils eines einzelnen Messsignals aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kugelgelenks.
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Ein derartiges Kugelgelenk ist aus der
DE 10 2005 030 971 A1 bekannt. Hierbei wird eine Sensoreinrichtung im Bereich einer Aufnahme eines Gelenkgehäuses, nämlich auf einer Außenseite einer Kugelschale und zwischen der Kugelschale und dem Gelenkgehäuse, platziert. Die Sensoreinrichtung weist einzelne Sensoreinheiten auf, die als Dehnungsmessstreifen oder als Piezoaufnehmer ausgebildet sein können. Im Einzelnen wird die Ausbildung der Sensoreinheiten als kapazitive Aufnehmer beschrieben. Hierbei umfasst jede Sensoreinheit bzw. jeder kapazitive Aufnehmer eine auf einer Außenseite der Kugelschale bzw. innerhalb einer Wandung der Kugelschale angeordnete Elektrode, wobei die Gegenelektrode des kapazitiven Aufnehmers durch die Gelenkkugel selbst gebildet ist. Somit wird zum Ausbilden der jeweiligen Sensoreinheit im Bereich der Kugelschale eine Elektrode angeordnet, die durch das Material der Kugelschale elektrisch gegenüber der Gelenkkugel isoliert ist, wodurch ein Kondensator gebildet ist, dessen Kapazität sich mit jeder Veränderung des Abstandes zwischen Elektrode und Gelenkkugel verändert.
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Hierbei ist von Nachteil, dass die Ausbildung der jeweiligen Sensoreinheit sowie der gesamten Sensoreinrichtung aufwändig und damit unerwünscht kostenintensiv ist.
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Aus der
US 2001/0049249 A1 ist ein Kugelgelenk für ein Spielzeug mit einem piezoelektrischen Foliensensor bekannt, wobei die Folie eine druckabhängige Spannung erzeugt.
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Der
US 2004/0071501 A1 ist ein Kugelgelenk zu entnehmen, in deren Lagerschale piezoelektrische Kristalle angeordnet sind.
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Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Kugelgelenk und/oder ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Sensoreinrichtung und/oder die Sensoreinheiten der Sensoreinrichtung auf möglichst einfache und/oder kostengünstige Weise, insbesondere auf gekrümmten Oberflächen, herstellbar ist bzw. sind. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Kugelgelenk nach Anspruch 1 und mittels eines Verfahrens nach Anspruch 12 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
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Hiernach weist das Kugelgelenk ein Gelenkinnenteil und ein Gelenkgehäuse auf. Das Gelenkgehäuse hat eine Aufnahme, insbesondere mit einer Gehäuseausnehmung. In der Aufnahme ist eine Gelenkkugel des Gelenkinnenteils gelenkbeweglich gelagert. Hierbei kann die Gelenkkugel unmittelbar oder mittelbar in dem Gelenkgehäuse bzw. der Aufnahme aufgenommen sein. Insbesondere weist die Aufnahme eine Lagerschale, vorzugsweise Kugelschale, auf, in der die Gelenkkugel gelenkbeweglich gelagert ist. Insbesondere ist die Lagerschale als ein separates oder eigenständiges Bauteil ausgebildet. Vorzugsweise ist mittels der Lagerschale eine Reibung und somit ein Verschleiß des Kugelgelenks trotz der zuweilen hohen betrieblichen Belastungen reduzierbar. Die Lagerschale kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die Aufnahme, die Gehäuseausnehmung und/oder die Lagerschale kann hohlkugelartig ausgebildet sein. Insbesondere weist die Aufnahme und/oder die Lagerschale eine Öffnung auf. Durch die Öffnung der Aufnahme und/oder der Lagerschale kann sich das Gelenkinnenteil nach außen heraus erstrecken.
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Vorzugsweise ist das Gelenkgehäuse mindestens einseitig offen ausgebildet, wobei durch eine hierdurch ausgebildete Öffnung des Gelenkgehäuses die Aufnahme und/oder die Lagerschale zugänglich ist. Insbesondere bilden das Gelenkgehäuse, insbesondere die Aufnahme, und die in der Aufnahme aufgenommene Lagerschale 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. Somit kann das Kugelgelenk als ein Kugelzapfengelenk oder als ein Kugelhülsengelenk realisiert sein.
Insbesondere ist das Kugelgelenk 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.
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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.
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Darüber hinaus weist das Kugelgelenk eine Sensoreinrichtung auf. Die Sensoreinrichtung hat mehrere Sensoreinheiten. Die Sensoreinheiten sind zum Erfassen jeweils eines einzelnen Messsignals ausgebildet. 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. Insbesondere ermöglichen die Messsignale und/oder Daten von einer solchen Sensoreinrichtung im Bereich des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs Rückschlüsse auf den fahrdynamischen Zustand eines Kraftfahrzeugs.
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Die Sensoreinrichtung weist eine Piezoschicht auf, wobei die Piezoschicht auf einer Oberfläche der Gelenkkugel oder auf einer der Gelenkkugel zugewandten Innenfläche der Aufnahme angeordnet ist.
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Hierbei ist von Vorteil, dass die Piezoschicht kostengünstig und/oder großflächig auf die Oberfläche der Gelenkkugel oder auf die Innenfläche der Aufnahme aufgebracht werden kann. Hierdurch können kostengünstige Sensoreinheiten zum Ausbilden der Sensoreinrichtung realisiert werden. Insbesondere sind die Sensoreinheiten als Druck- und/oder Kraftsensoren ausgebildet. Vorzugsweise ist die Oberfläche der Gelenkkugel oder ist die Innenfläche der Aufnahme gekrümmt ausgebildet. Insbesondere ist die Oberfläche der Gelenkkugel oder ist die Innenfläche der Aufnahme als eine Kugeloberfläche oder als ein Kugelflächensegment ausgebildet.
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Die Piezoschicht kann als eine piezoelektrische Schicht oder als eine piezoresistive Schicht ausgebildet sein. Bei einer piezoelektrischen Schicht bewirkt eine Veränderung der auf die piezoelektrische Schicht wirkenden Kraft eine Veränderung der elektrischen Spannung. Über eine Erfassung und Auswertung der elektrischen Spannung kann somit auf die einwirkende Kraft geschlossen werden. Bei einer piezoresistiven Schicht ergibt sich aufgrund einer Veränderung der auf die Schicht einwirkenden Kraft eine Änderung des elektrischen Widerstands. Somit kann über eine Erfassung und Auswertung des elektrischen Widerstands auf die einwirkende Kraft geschlossen werden.
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Erfindungsgemäß ist die Piezoschicht als ein Piezolack auf der Oberfläche der Gelenkkugel oder auf der Innenfläche der Aufnahme aufgebracht. Die Ausbildung der Piezoschicht als Piezolack ermöglicht eine besonders kostengünstige, einfach herzustellende und/oder großflächige Beschichtung der, insbesondere gekrümmten, Oberfläche der Gelenkkugel oder Innenfläche der Aufnahme.
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Gemäß einer alternativen und auch unabhängig von der vorliegenden Anmeldung denkbaren Ausführungsform kann die Piezoschicht mittels piezoelektrischer Elastomere gebildet sein. Insbesondere kann die Piezoschicht elektrisch leitende Elastomere und/oder elektrisch leitfähige Partikel, insbesondere Karbon-Nanoröhrchen, so genannte Carbon-Nano-Tubes, aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Oberfläche der Gelenkkugel oder die Innenfläche der Aufnahme vollflächig mit der Piezoschicht bedeckt. Insbesondere ist die Piezoschicht kugelartig oder kugelförmig oder hohlkugelartig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Piezoschicht korrespondierend zur Außenkontur der Gelenkkugel ausgebildet. Die Piezoschicht kann mit einer gleichbleibenden bzw. konstanten Schichtdicke ausgebildet sein. Die Piezoschicht kann mittels Aufsprühen oder mittels Tauchlackieren auf die Oberfläche der Gelenkkugel oder auf die Innenfläche der Aufnahme aufgebracht werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform sind auf der Piezoschicht mehrere Sensorflächen zum Ausbilden der Sensoreinheiten angeordnet. Vorzugsweise ist hierbei jeweils einer Sensoreinheit eine einzige Sensorfläche zugeordnet. Somit ist eine einzelne Sensoreinheit mit einer einzelnen Sensorfläche gebildet. Insbesondere sind die mehreren Sensorflächen auf einer von der Oberfläche der Gelenkkugel oder auf einer von der Innenfläche der Aufnahme abgewandten Seite der Piezoschicht angeordnet. Insbesondere sind die mehreren Sensorflächen voneinander beabstandet und/oder zueinander elektrisch isoliert. Vorzugsweise kontaktieren sich die Sensorflächen nicht untereinander.
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Die Sensorflächen können jeweils kugelsegmentförmig, insbesondere kugeloberflächensegmentförmig, ausgebildet sein. Insbesondere sind die Sensorflächen flächig auf die Piezoschicht aufgebracht. Vorzugsweise sind die Sensorflächen, insbesondere korrespondierend zu der Oberfläche der Gelenkkugel oder der Innenfläche der Aufnahme, gekrümmt ausgebildet.
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Vorzugsweise sind die Sensorflächen mittels eines elektrisch leitfähigen Materials gebildet. Bei dem elektrisch leitfähigen Material kann es sich um einen elektrisch leitfähigen Lack, insbesondere einen Silberlack, handeln. Somit kann die Piezoschicht zum Ausbilden der Sensoreinheiten in vorgegebenen Bereichen oder Abschnitten mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung weisen die mehreren Sensorflächen mindestens teilweise eine unterschiedliche Gestalt und/oder Außenkontur auf. Vorzugsweise weisen die Sensorflächen jeweils eine ringartige, kreisscheibenartige, rechteckartige, viereckartige oder quadratartige Gestalt und/oder Außenkontur auf. Hierbei kann beispielsweise eine kreisscheibenartige Sensorfläche einem Polbereich der Gelenkkugel zugeordnet sein. Insbesondere ist eine kreisscheibenartige Sensorfläche im Polbereich der Gelenkkugel angeordnet. Vorzugsweise umringt eine ringartige Sensorfläche einen Polbereich der Gelenkkugel. Hierbei kann die ringartige Sensorfläche zugleich eine kreisscheibenartige Sensorfläche im Polbereich der Gelenkkugel umringen. Mehrere rechteckartige, viereckartige oder quadratartige Sensorflächen können zwischen Polbereichen der Gelenkkugel angeordnet oder einem Äquatorbereich der Gelenkkugel zugeordnet sein. Somit kann die Sensoreinrichtung mehrere unterschiedlich gestaltete Sensorflächen bzw. Sensoreinheiten aufweisen. Insbesondere können die Piezoschicht und die Sensorflächen als Beschichtungen ausgebildet sein. Hierdurch sind relativ geringe Materialdicken ermöglicht.
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Nach einer weiteren Ausführungsform sind auf der Piezoschicht elektrische Leitungen angeordnet. Die elektrischen Leitungen sind mit den Sensorflächen zum Erfassen von Messsignalen der Sensorflächen verbunden. Vorzugsweise sind die elektrischen Leitungen mit einer Mess- und/oder Auswerteeinrichtung verbunden. Mittels der Mess- und/oder Auswerteeinrichtung können die Messsignale und/oder Daten der Sensoreinheiten ausgewertet und die gewünschten physikalischen Größen bestimmt werden.
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Vorzugsweise sind die elektrischen Leitungen mittels eines elektrisch leitfähigen Materials gebildet. Hierbei kann das elektrisch leitfähige Material ein elektrisch leitfähiger Lack, insbesondere ein Silberlack, sein. Vorzugsweise sind die Sensorflächen und die elektrischen Leitungen aus demselben elektrischen leitfähigen Material gebildet. Insbesondere sind die elektrischen Leitungen jeweils nur mit einer einzigen Sensorfläche elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise ist ein erstes Ende der elektrischen Leitungen mit einer vorgegebenen Sensorfläche verbunden. Insbesondere ist ein von dem ersten Ende abgewandtes zweites Ende der elektrischen Leitung der Mess- und/oder Auswerteeinrichtung zugeordnet oder mit dieser verbunden. Vorzugsweise ist jeweils nur eine einzige elektrische Leitung mit einer einzelnen Sensorfläche verbunden. Insbesondere sind die mehreren elektrischen Leitungen voneinander beabstandet und/oder zueinander elektrisch isoliert. Die Sensorflächen und die elektrischen Leitungen können in einem einzigen Arbeitsschritt gemeinsam oder gleichzeitig auf die Piezoschicht aufgebracht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung weist die Sensoreinrichtung eine elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht auf. Insbesondere ist die Isolationsschicht auf einer von der Oberfläche der Gelenkkugel oder auf einer von der Innenfläche der Aufnahme abgewandten Seite angeordnet. Vorzugsweise ist die Isolationsschicht auf Sensorflächen und/oder elektrischen Leitungen der Sensoreinrichtung aufgebracht. Die Isolationsschicht kann aus einem, insbesondere spritzgegossenen, Kunststoffmaterial gebildet sein.
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Vorzugsweise weist die Aufnahme eine Lagerschale aus Kunststoff zum gelenkbeweglichen Lagern der Gelenkkugel auf, wobei die Lagerschale zugleich als elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht für die Sensoreinrichtung wirkt. Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel auf das Aufbringen einer zusätzlichen Isolationsschicht verzichtet werden.
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Von besonderem Vorteil ist ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks, bei dem das Kugelgelenk mit einem Gelenkinnenteil und mit einem Gelenkgehäuse ausgebildet wird. Das Gelenkgehäuse wird mit einer Aufnahme ausgebildet und in der Aufnahme wird eine Gelenkkugel des Gelenkinnenteils gelenkbeweglich gelagert. Eine Sensoreinrichtung wird zum Erfassen von zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkgehäuse wirkenden Kräften ausgebildet. Hierbei weist die Sensoreinrichtung mehrere Sensoreinheiten zum Erfassen jeweils eines einzelnen Messsignals auf. Des Weiteren weist die Sensoreinrichtung eine Piezoschicht auf, wobei die Piezoschicht auf einer Oberfläche der Gelenkkugel oder auf einer der Gelenkkugel zugewandten Innenfläche der Aufnahme angeordnet und/oder aufgebracht wird.
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Bei einer Veränderung der mechanischen Belastung im Kugelgelenk geben die Sensoreinheiten eine sich verändernde Spannung als Messsignal ab. Aufgrund der Vielzahl der Sensoreinheiten an der Oberfläche der Gelenkkugel oder auf der Innenfläche der Aufnahme ist eine dreidimensionale Kraftverteilung zwischen dem Gelenkgehäuse und der Gelenkkugel erfassbar bzw. bestimmbar.
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Insbesondere handelt es sich bei den gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugelgelenk um ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Kugelgelenk. Vorzugsweise ist das Verfahren gemäß den im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Kugelgelenk erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Kugelgelenk gemäß den im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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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 perspektivische Seitenansicht eines Gelenkinnenteils für ein erstes erfindungsgemäßes Kugelgelenk,
- 2 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kugelgelenks, und
- 3 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kugelgelenks.
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Gelenkinnenteils 1 für ein hier nicht näher dargestelltes erstes erfindungsgemäßes Kugelgelenk. Das Gelenkinnenteil 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Kugelzapfen ausgebildet. Das Gelenkinnenteil 1 hat eine Gelenkkugel 2. Des Weiteren hat das Gelenkinnenteil 1 einen Zapfenabschnitt 3, der sich von der Gelenkkugel 2 weg erstreckt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Gelenkkugel 2 eine Sensoreinrichtung 4 auf. Die Sensoreinrichtung 4 hat mehrere Sensoreinheiten 5. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Sensoreinheiten 5 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Zum Ausbilden der Sensoreinrichtung 4 weist diese eine Piezoschicht 6 auf. Die Piezoschicht 6 ist auf einer Oberfläche der Gelenkkugel 2 aufgebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Piezoschicht 6 als eine piezoelektrische Schicht ausgebildet. Des Weiteren ist die Piezoschicht 6 als ein piezoelektrischer Lack auf der Oberfläche der Gelenkkugel 2 aufgebracht. Die Oberfläche der Gelenkkugel 2 ist vollflächig mit der Piezoschicht 6 bedeckt. Ausgenommen ist somit nur der Zapfenabschnitt 3 des Gelenkinnenteils 1, der nicht von der Piezoschicht 6 bedeckt ist. Mit anderen Worten bedeckt die Piezoschicht 6 die kugelförmige Oberfläche der Gelenkkugel 2.
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Auf der Piezoschicht 6 sind mehrere Sensorflächen 7 zum Ausbilden der Sensoreinheiten 5 angeordnet. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Sensorflächen 7 mit einem Bezugszeichen versehen. Hierbei ist einer einzelnen Sensoreinheit 5 jeweils eine einzige Sensorfläche 7 zugeordnet. Die Sensorflächen 7 sind kugelsegmentförmig ausgebildet und flächig auf die Piezoschicht 6 aufgebracht.
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Die Sensorflächen 7 sind mittels eines elektrisch leitfähigen Lacks, bei diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Silberlacks, gebildet. Des Weiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Sensorflächen 7 und damit auch die Sensoreinheiten 5 zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet. So gibt es Sensorflächen 7, die ringartig, kreisscheibenartig, rechteckartig, viereckartig oder quadratartig ausgebildet sind bzw. eine entsprechende Gestalt oder Außenkontur aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in einem Polbereich der Gelenkkugel 2 eine kreisscheibenartige Sensorfläche 7 angeordnet. Diese kreisscheibenartige Sensorfläche 7 bzw. der Polbereich der Gelenkkugel 2 wird bei diesem Ausführungsbeispiel von einer ringartigen Sensorfläche 7 umringt. Des Weiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere rechteckartige, viereckartige oder quadratartige Sensorflächen 7 in einem Äquatorbereich der Gelenkkugel 2 angeordnet.
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Des Weiteren sind auf der Piezoschicht 6 mehrere elektrische Leitungen 8 angeordnet. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche elektrischen Leitungen 8 mit einem Bezugszeichen versehen. Jeweils eine einzelne elektrische Leitung 8 ist mit einer einzigen Sensorfläche 7 zum Erfassen von Messsignalen der jeweiligen Sensorfläche 7 verbunden. Des Weiteren sind die elektrischen Leitungen 8 mit einer hier nicht näher dargestellten Mess- und/oder Auswerteeinrichtung verbunden.
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Die elektrischen Leitungen 8 sind mittels eines elektrisch leitfähigen Lacks, bei diesem Ausführungsbeispiel mit Silberlack, gebildet. Somit bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel die Sensorflächen 7 und die elektrischen Leitungen 8 aus demselben elektrisch leitfähigen Material. Entsprechend lassen sich die Sensorflächen 7 und die elektrischen Leitungen 8 in einem einzigen Arbeitsschritt auf die Piezoschicht 6 aufbringen.
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Die Sensorflächen 7 sind voneinander beabstandet auf der Piezoschicht 6 angeordnet. Auch die elektrischen Leitungen 8 sind beabstandet zueinander und beabstandet von den Sensorflächen 7 auf der Piezoschicht 6 angeordnet. Lediglich ein Ende der elektrischen Leitungen 8 ist jeweils mit einer einzigen und bestimmten Sensorfläche 7 elektrisch leitend verbunden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann auf die Oberfläche der Gelenkkugel 2 mit der Piezoschicht 6, der Sensorfläche 7 und den elektrischen Leitungen 8 eine elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht aufgebracht werden. Mittels der Isolationsschicht kann eine elektrische Isolierung der Sensoreinrichtung 4 gegenüber der Umgebung bzw. im montierten Zustand gegenüber einem Gelenkgehäuse gewährleistet werden.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Kugelgelenks 9. Das Kugelgelenk 9 weist ein Gelenkinnenteil 1 gemäß 1 auf. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Auf einer kugelförmigen Oberfläche 10 der Gelenkkugel 2 ist die Piezoschicht 6 angeordnet bzw. aufgebracht. Auf einer von der Oberfläche 10 der Gelenkkugel 2 abgewandten Seite der Piezoschicht 6 ist eine Schicht 11 angeordnet bzw. aufgebracht. Die Schicht 11 ist mittels der Sensorflächen 7 und elektrischen Leitungen 8 gemäß 1 gebildet.
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Das Kugelgelenk 9 weist ein Gelenkgehäuse 12 auf. Das Gelenkgehäuse 12 hat eine Aufnahme 13. In der Aufnahme 13 ist die Gelenkkugel 2 gelenkbeweglich gelagert. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Aufnahme 13 eine Lagerschale 14 auf. Die Lagerschale 14 ist aus einem Kunststoff gebildet. Des Weiteren ist die Lagerschale 14 hohlkugelartig ausgebildet, wobei in der Lagerschale 14 die Gelenkkugel 2 gelenkbeweglich aufgenommen ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die Lagerschale 14 zugleich als eine elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht für die Sensoreinrichtung 4.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auf einer von der Piezoschicht 6 abgewandten Seite der Schicht 11 eine zusätzliche elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht angeordnet bzw. aufgebracht sein.
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Hier nicht näher dargestellt sind weitere elektrische Leitungen, die von den elektrischen Leitungen 8 gemäß 1 zu einer hier lediglich schematisch angedeuteten Mess- und/oder Auswerteeinrichtung 15 führen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Kugelgelenk 9 als ein Kugelzapfengelenk ausgebildet. Entsprechend ist das Gelenkinnenteil 1 als ein Kugelzapfen realisiert. Hierbei weist das Gelenkgehäuse 12 bzw. die Aufnahme 13 und die Lagerschale 14 eine Öffnung 16 auf, durch die sich der Zapfenabschnitt 3 des Gelenkinnenteils 1 aus dem Gelenkgehäuse 12 heraus erstreckt.
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Da die Sensoreinrichtung 4 bei diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar auf der Oberfläche 10 der Gelenkkugel 2 angeordnet bzw. aufgebracht ist, bewegt sich die Sensoreinrichtung 4 bei einer Gelenkbewegung der Gelenkkugel 2 in der Aufnahme 13 zusammen mit der Gelenkkugel 2.
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3 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kugelgelenks 17. Gleiche Merkmale wie zuvor tragen die gleichen Bezugszeichen wie zuvor. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Das Kugelgelenk 17 weist ein Gelenkinnenteil 18 auf. Das Gelenkinnenteil 18 ist wie das Gelenkinnenteil 1 gemäß 1 und 2 ebenfalls als ein Kugelzapfen mit einer Gelenkkugel 2 und einem Zapfenabschnitt 3 ausgebildet. Das Kugelgelenk 17 hat eine Sensoreinrichtung 19. Zum Ausbilden der Sensoreinrichtung 19 ist eine Piezoschicht 20 auf einer der Gelenkkugel 2 zugewandten Innenfläche 21 der Aufnahme 13 angeordnet bzw. aufgebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche 21 hohlkugelförmig ausgebildet. Zugleich bildet die Innenfläche 21 eine Gehäuseausnehmung des Gelenkgehäuses 12.
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Korrespondierend zu der Innenfläche 21 ist die Piezoschicht 20 ebenfalls kugelartig bzw. hohlkugelartig ausgebildet, wobei die Innenfläche 21 vollflächig mit der Piezoschicht 20 bedeckt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Piezoschicht 20 als eine piezoelektrische Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Lack, hier einem Silberlack, gebildet.
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Auf einer von der Innenfläche 21 der Aufnahme 13 abgewandten Seite der Piezoschicht 20 ist eine Schicht 22 angeordnet bzw. aufgebracht. Die Schicht 22 ist in ähnlicher Weise wie die Schicht 11 gemäß 2 aus hier nicht näher dargestellten Sensorflächen und elektrischen Leitungen gebildet. Zwischen der Schicht 22 und der Oberfläche 10 der Gelenkkugel 2 ist eine Lagerschale 23 angeordnet. Die Lagerschale 23 ist aus Kunststoff gebildet. Die Gelenkkugel 2 ist gelenkbeweglich in der Lagerschale 23 gelagert. Hierbei bildet die Lagerschale 23 bei diesem Ausführungsbeispiel zugleich eine elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht für die Sensoreinrichtung 19 bzw. die Schicht 22.
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Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform zwischen der Schicht 22 und der Lagerschale 23 eine weitere elektrisch nicht-leitende Isolationsschicht angeordnet sein.
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Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Sensoreinrichtung 19 in der Aufnahme 13 und zwischen der Innenfläche 21 der Aufnahme 13 und der Lagerschale 23 angeordnet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gelenkkugel 2 relativ zu der Sensoreinrichtung 19 gelenkbeweglich gelagert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gelenkinnenteil
- 2
- Gelenkkugel
- 3
- Zapfenabschnitt
- 4
- Sensoreinrichtung
- 5
- Sensoreinheit
- 6
- Piezoschicht
- 7
- Sensorfläche
- 8
- elektrische Leitung
- 9
- Kugelgelenk
- 10
- Oberfläche der Gelenkkugel
- 11
- Schicht
- 12
- Gelenkgehäuse
- 13
- Aufnahme
- 14
- Lagerschale
- 15
- Mess- und/oder Auswerteeinrichtung
- 16
- Öffnung
- 17
- Kugelgelenk
- 18
- Gelenkinnenteil
- 19
- Sensoreinrichtung
- 20
- Piezoschicht
- 21
- Innenfläche der Aufnahme
- 22
- Schicht
- 23
- Lagerschale
