DE102022202793B3

DE102022202793B3 - Ball joint for a chassis of a vehicle and method for detecting at least one signal emanating from a signal generator by means of a signal receiver

Info

Publication number: DE102022202793B3
Application number: DE102022202793.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Werries
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2042-03-23
Also published as: WO2023180003A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk (1, 19) für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Gelenkinnenteil (2) und mit einem Gelenkgehäuse (4), wobei das Gelenkinnenteil (2) kipp- und drehbeweglich in dem Gelenkgehäuse (4) gelagert ist, und mit einer Sensoreinrichtung (14), wobei ein Signalgeber (15) der Sensoreinrichtung (14) mit einem Signalempfänger (16) der Sensoreinrichtung (14) zusammenwirkt, und der Signalgeber (15) als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildet ist. Um einen Kippwinkel und einen Drehwinkel des Gelenkinnenteils (2) in Bezug zum Gelenkgehäuse (4) gleichzeitig erfassen zu können, ist das Kugelgelenk (1, 19) dadurch gekennzeichnet, dass der Signalempfänger (16) mehrere Magnetfeldsensoren (26, 27, 28) aufweist.

The invention relates to a ball joint (1, 19) for a vehicle chassis, having an inner joint part (2) and a joint housing (4), the inner joint part (2) being mounted in the joint housing (4) such that it can tilt and rotate, and with a sensor device (14), wherein a signal generator (15) of the sensor device (14) interacts with a signal receiver (16) of the sensor device (14), and the signal generator (15) is designed as a magnetic field generating element. In order to be able to simultaneously detect a tilt angle and a rotation angle of the inner joint part (2) in relation to the joint housing (4), the ball joint (1, 19) is characterized in that the signal receiver (16) has a plurality of magnetic field sensors (26, 27, 28). .

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Gelenkinnenteil und mit einem Gelenkgehäuse, wobei das Gelenkinnenteil kipp- und drehbeweglich in dem Gelenkgehäuse gelagert ist, und mit einer Sensoreinrichtung, wobei ein Signalgeber der Sensoreinrichtung mit einem Signalempfänger der Sensoreinrichtung zusammenwirkt, und der Signalgeber als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildet ist, wobei der Signalempfänger mehrere Magnetfeldsensoren aufweist, wobei mittels der Sensoreinrichtung gleichzeitig ein Kippwinkel und ein Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse bestimmbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen mindestens eines von einem Signalgeber ausgehenden Signals mittels eines Signalempfängers, wobei eine Sensoreinrichtung den Signalgeber und den Signalempfänger aufweist, und ein Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs die Sensoreinrichtung aufweist, wobei das Kugelgelenk ein Gelenkinnenteil und ein Gelenkgehäuse aufweist, und das Gelenkinnenteil kipp- und drehbeweglich in dem Gelenkgehäuse gelagert wird, wobei mittels des als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildeten Signalgebers ein Magnetfeld erzeugt wird, wobei der Signalempfänger mehrere Magnetfeldsensoren aufweist, und mittels der Sensoreinrichtung gleichzeitig ein Kippwinkel und ein Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse bestimmt wird.The invention relates to a ball joint for a chassis of a vehicle with an inner joint part and with a joint housing, with the inner joint part being mounted in the joint housing such that it can tilt and rotate, and with a sensor device, with a signal transmitter of the sensor device interacting with a signal receiver of the sensor device, and the Signal generator is designed as a magnetic field generating element, wherein the signal receiver has a plurality of magnetic field sensors, wherein a tilt angle and a rotation angle of the joint inner part in relation to the joint housing can be determined simultaneously by means of the sensor device. Furthermore, the invention relates to a method for detecting at least one signal emanating from a signal transmitter by means of a signal receiver, a sensor device having the signal transmitter and the signal receiver, and a ball joint for a chassis of a vehicle having the sensor device, the ball joint having a joint inner part and a joint housing and the inner joint part is mounted in the joint housing so that it can tilt and rotate, with a magnetic field being generated by means of the signal transmitter designed as a magnetic field generating element, with the signal receiver having a plurality of magnetic field sensors, and by means of the sensor device a tilting angle and a rotation angle of the inner joint part in Is determined in relation to the joint housing.

Ein derartiges Kugelgelenk und ein solches Verfahren sind aus der WO 2022/042996 A1 bekannt.Such a ball joint and such a method are from WO 2022/042996 A1 known.

Aus der DE 10 2020 207 191 A1 ist bekannt, dass der Signalempfänger einen einzelnen Hall-Sensor als ein Magnetfeldsensor aufweist. Als Magnetfeld-Erzeugungselement wird ein Magnet verwendet. In diesem Zusammenhang ist bekannt, dass entweder ein axial magnetisierter Magnet oder ein diametral magnetisierter Magnet zum Einsatz kommen kann. Abhängig von der Ausbildung des Magneten kann mittels eines axial magnetisierten Magneten ein Kippwinkel oder mittels eines diametral magnetisierten Magneten ein Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse erfasst bzw. ermittelt werden. Mit einer geeigneten Auswertung kann beispielsweise bei der Verwendung in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs auf der Basis des Kippwinkels ein Höhenstand des Fahrwerks oder auf der Basis des Drehwinkels ein Lenkwinkel bestimmt werden.From the DE 10 2020 207 191 A1 It is known that the signal receiver has a single Hall sensor as a magnetic field sensor. A magnet is used as the magnetic field generating element. In this connection it is known that either an axially magnetized magnet or a diametrically magnetized magnet can be used. Depending on the design of the magnet, a tilting angle can be detected or determined using an axially magnetized magnet, or a rotation angle of the inner joint part in relation to the joint housing can be detected or determined using a diametrically magnetized magnet. With a suitable evaluation, for example when used in a chassis of a vehicle, a height of the chassis can be determined on the basis of the tilt angle or a steering angle can be determined on the basis of the angle of rotation.

Von Nachteil ist jedoch, dass bisherige Sensoreinrichtungen in Kugelgelenken nicht die Ermittlung und/oder Erfassung sowohl des Kippwinkels als auch des Drehwinkels ermöglichen.A disadvantage, however, is that previous sensor devices in ball and socket joints do not enable the determination and/or detection of both the tilt angle and the angle of rotation.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ein Kugelgelenk und/oder ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Kippwinkel und der Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse gleichzeitig erfasst oder ermittelt werden können. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.The object underlying the invention is to further develop a ball joint and/or a method of the type mentioned at the outset in such a way that the tilt angle and the angle of rotation of the inner joint part in relation to the joint housing can be detected or determined simultaneously. In particular, an alternative embodiment is to be provided.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Kugelgelenk nach Anspruch 1 und mittels eines Verfahrens nach Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden BeschreibungThe object on which the invention is based is achieved with a ball joint according to claim 1 and by means of a method according to claim 6. Preferred developments of the invention can be found in the dependent claims and in the following description

Das erfindungsgemäße Kugelgelenk ist für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Kugelgelenk ein Bestandteil eines Fahrwerks und/oder einer Fahrwerkkomponente. Im Fahrzeugbau kommen Kugelgelenke auf vielfältige Weise zum Einsatz. Insbesondere im Fahrwerk dienen Kugelgelenke dazu, Fahrwerkkomponenten, wie beispielsweise Lenkerbauteile, Radträger, Spurstangen oder dergleichen, gelenkig miteinander oder mit dem Fahrzeugaufbau bzw. einem daran befestigten Achsträger zu verbinden.The ball joint according to the invention is designed for a chassis of a vehicle, in particular a motor vehicle. The ball joint is preferably part of a chassis and/or a chassis component. Ball joints are used in a variety of ways in vehicle construction. In the chassis in particular, ball joints are used to connect chassis components such as link components, wheel carriers, tie rods or the like in an articulated manner to one another or to the vehicle body or an axle carrier attached thereto.

Das Kugelgelenk weist ein Gelenkinnenteil auf. Das Gelenkinnenteil kann beispielsweise als ein Kugelzapfen oder als eine Kugelhülse ausgebildet sein. Des Weiteren weist das Kugelgelenk ein Gelenkgehäuse auf. Insbesondere ist eine Gelenkkugel des Gelenkinnenteils gelenkbeweglich bzw. kipp- und drehbeweglich in dem Gelenkgehäuse gelagert. Das Gelenkgehäuse kann als eine Einzelkomponente oder als ein Bestandteil einer Fahrwerkkomponente ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Gelenkgehäuse als eine Gleitlagerung oder als eine Lagerschale, insbesondere aus Kunststoff, ausgebildet sein. Alternativ kann das Gelenkgehäuse als eigenständige Komponente eine Gleitlagerung oder eine Lagerschale aufweisen, in der das Gelenkinnenteil gelenkbeweglich gelagert ist. Die Gleitlagerung oder die Lagerschale kann zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkgehäuse, insbesondere in einer Gehäuseausnehmung des Gelenkgehäuses, angeordnet sein. Die Gehäuseausnehmung kann als eine Durchgangsöffnung des Gelenkgehäuses und/oder in einer Fahrwerkkomponente ausgebildet sein. Das Gelenkgehäuse, die Gleitlagerung und/oder die Lagerschale kann wenigstens einseitig offen ausgebildet sein. Eine weitere Seite des Gelenkgehäuse kann mit einem Verschlusselement, insbesondere einem Verschlussdeckel, verschlossen sein.The ball joint has an inner joint part. The inner joint part can be designed, for example, as a ball pivot or as a ball sleeve. Furthermore, the ball joint has a joint housing. In particular, a joint ball of the inner joint part is mounted in the joint housing so that it can move in a joint or tilt and rotate. The joint housing can be designed as an individual component or as part of a chassis component. Furthermore, the joint housing can be designed as a plain bearing or as a bearing shell, in particular made of plastic. Alternatively, the joint housing can have a plain bearing or a bearing shell as an independent component, in which the inner joint part is articulated. The plain bearing or the bearing shell can be arranged between the inner joint part and the joint housing, in particular in a housing recess of the joint housing. The housing recess can be designed as a through opening in the joint housing and/or in a chassis component. The joint housing, the plain bearing and/or the bearing shell can be designed to be open on at least one side. Another side of the joint housing can be closed with a closure element, in particular a closure cover.

Des Weiteren weist das Kugelgelenk eine Sensoreinrichtung auf, wobei ein Signalgeber der Sensoreinrichtung mit einem Signalempfänger der Sensoreinrichtung zusammenwirkt. Der Signalgeber ist als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildet.Furthermore, the ball joint has a sensor device, with a signal generator of the Sensor device interacts with a signal receiver of the sensor device. The signal generator is designed as a magnetic field generating element.

Erfindungsgemäß weist der Signalempfänger mehrere Magnetfeldsensoren auf, wobei mittels der Sensoreinrichtung gleichzeitig ein Kippwinkel und ein Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse bestimmbar ist.According to the invention, the signal receiver has a plurality of magnetic field sensors, a tilt angle and a rotation angle of the inner joint part in relation to the joint housing being able to be determined simultaneously by means of the sensor device.

Hierbei ist von Vorteil, dass mehrere und demnach mindestens zwei Magnetfeldsensoren in Kombination mit dem als Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildeten Signalgeber eine Ausführung zum gleichzeitigen Bestimmen des Kipp- und Drehwinkels des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse ermöglichen. Insbesondere ergibt sich der Kippwinkel sowie der Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zu einer Mittellängsachse des Gelenkgehäuses. Zum Bestimmen des Kippwinkels und des Drehwinkels kann die Sensoreinrichtung mit einer geeignet ausgebildeten Auswerteeinrichtung verbunden sein.The advantage here is that several and therefore at least two magnetic field sensors in combination with the signal transmitter designed as a magnetic field generating element enable an embodiment for simultaneously determining the tilt and rotation angle of the inner joint part in relation to the joint housing. In particular, the tilting angle and the rotation angle of the inner joint part result in relation to a central longitudinal axis of the joint housing. To determine the tilt angle and the angle of rotation, the sensor device can be connected to a suitably designed evaluation device.

In der Ausbildung des Gelenkinnenteils als ein Kugelzapfen kann das Gelenkinnenteil eine Gelenkkugel und einen Gelenkzapfen aufweisen. Insbesondere erstreckt sich der Gelenkzapfen des Gelenkinnenteils aus einer Öffnung des Gelenkgehäuses und/oder der Gehäuseausnehmung heraus. Vorzugsweise ermöglicht die Öffnung des Gelenkgehäuses und/oder der Gehäuseausnehmung die gelenkige Beweglichkeit, insbesondere ein Verkippen, des Gelenkinnenteils. Zugleich kann der Durchmesser der Öffnung einen maximalen Kippwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zu einer Mittellängsachse vorgeben bzw. definieren. Insbesondere hat die Öffnung einen Durchmesser, der geringer ist als ein maximaler Außendurchmesser der Gelenkkugel. Vorzugsweise sind die Öffnung des Gelenkgehäuses und/oder der Gelenkzapfen an einer von dem Signalgeber und/oder Signalempfänger abgewandten Seite des Kugelgelenks angeordnet.In the design of the inner joint part as a ball pivot, the inner joint part can have a joint ball and a pivot pin. In particular, the pivot pin of the inner joint part extends out of an opening in the joint housing and/or the housing recess. The opening of the joint housing and/or the housing recess preferably allows the articulated mobility, in particular tilting, of the inner joint part. At the same time, the diameter of the opening can specify or define a maximum tilting angle of the inner joint part in relation to a central longitudinal axis. In particular, the opening has a diameter that is smaller than a maximum outer diameter of the joint ball. The opening of the joint housing and/or the joint pin are preferably arranged on a side of the ball joint facing away from the signal transmitter and/or signal receiver.

Insbesondere ist das Kugelgelenk, das Gelenkinnenteil und/oder das Gelenkgehäuse rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Mittellängsachse des Kugelgelenks, des Gelenkgehäuses und/oder zu einer Längsachse des Gelenkinnenteils ausgebildet. Die Mittellängsachse kann durch einen Mittelpunkt, der, insbesondere kugelartigen oder kugelförmigen, Gelenkkugel des Gelenkinnenteils verlaufen.In particular, the ball joint, the inner joint part and/or the joint housing is rotationally symmetrical or essentially rotationally symmetrical to a central longitudinal axis of the ball joint, the joint housing and/or to a longitudinal axis of the inner joint part. The central longitudinal axis can run through a center point of the, in particular ball-like or ball-shaped, joint ball of the inner joint part.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „radial“ eine oder jedwede Richtung kennzeichnen, die senkrecht zur axialen Richtung des Kugelgelenks, des Gelenkinnenteils und/oder der Mittellängsachse verläuft. Des Weiteren kann der Ausdruck „axial“ eine oder jedwede Richtung kennzeichnen, die parallel zur axialen Richtung des Kugelgelenks, des Gelenkinnenteils und/oder der Mittellängsachse verläuft.In the context of the present application, the term “radial” can denote a direction or any direction that runs perpendicular to the axial direction of the ball joint, the inner joint part and/or the central longitudinal axis. Furthermore, the term “axial” can denote a direction or any direction that runs parallel to the axial direction of the ball joint, the inner joint part and/or the central longitudinal axis.

Insbesondere ist unter einer bewegbaren und/oder gelenkbeweglichen Lagerung des Gelenkinnenteils eine Kippbeweglichkeit und/oder Drehbeweglichkeit zu verstehen. Vorzugsweise lässt eine gelenkige Verbindung keine translatorische Bewegung des Gelenkinnenteils in Bezug zu dem Gelenkgehäuse zu. Unter „Kippen“ des Gelenkinnenteils wird insbesondere eine Bewegung des Gelenkinnenteils relativ zu dem Gelenkgehäuse verstanden, bei welcher eine Veränderung des Kippwinkels zwischen der Mittellängsachse des Gelenkgehäuses und einer Längsachse des Gelenkinnenteils eintritt. Bevorzugt erfolgt das Kippen um einen Mittelpunkt des Gelenkinnenteils, vorzugsweise der Gelenkkugel des Gelenkinnenteils. Insbesondere wird unter „Drehen“ des Gelenkinnenteils eine Bewegung des Gelenkinnenteils verstanden, bei welcher das Gelenkinnenteil relativ zu dem Gelenkgehäuse um die Mittellängsachse und/oder um die Längsachse des Gelenkinnenteils unter Veränderung des Drehwinkels gedreht wird.In particular, a movable and/or articulated mounting of the inner joint part is to be understood as meaning a tilting mobility and/or rotational mobility. Preferably, an articulated connection does not allow any translational movement of the inner joint part in relation to the joint housing. “Tilt” of the inner joint part is understood to mean in particular a movement of the inner joint part relative to the joint housing, during which a change in the tilt angle between the central longitudinal axis of the joint housing and a longitudinal axis of the inner joint part occurs. The tilting preferably takes place about a center point of the inner joint part, preferably the joint ball of the inner joint part. In particular, “rotating” the inner joint part means a movement of the inner joint part in which the inner joint part is rotated relative to the joint housing around the central longitudinal axis and/or around the longitudinal axis of the inner joint part, changing the angle of rotation.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Signalempfänger mindestens zwei oder mindestens drei Magnetfeldsensoren zum jeweiligen Erfassen eines von dem Signalgeber ausgehenden Signals auf. Insbesondere ist das ausgehende Signal des Signalgebers als ein Magnetfeldsignal ausgebildet. Der als Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildete Signalgeber erzeugt somit ein Magnetfeld, welches von den mehreren Magnetfeldsensoren positionsabhängig erfasst wird. Die Magnetfeldsensoren können jeweils als 3D-Hall-Sensor, GMR-Sensor, AMR-Sensor oder TMR-Sensor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist jeder Magnetfeldsensor zum Erfassen von mindestens drei Messsignalen ausgebildet, wobei jedes Messsignal einer Raumkomponente des erfassten Signals entspricht. Jedes Messsignal kann somit einer Raumkomponente des vom Signalgeber erzeugten ortsabhängigen Magnetfeldes entsprechen. Insbesondere entsprechen die drei Messsignale eines einzelnen Magnetfeldsensors drei Feldgrößen des erfassten Magnetfelds. In einem dreidimensionalen, kartesischen Raum können die drei Messsignale des jeweiligen Magnetfeldsensors jeweils einer der drei Raumrichtungen zugeordnet sein. Insbesondere entsprechen die drei Messsignale des jeweiligen Magnetfeldsensors jeweils einer Flussdichte Bx, By, Bz in jeweils eine der drei Raumrichtungen X, Y und Z.According to a further development, the signal receiver has at least two or at least three magnetic field sensors for respectively detecting a signal emanating from the signal transmitter. In particular, the outgoing signal from the signal transmitter is in the form of a magnetic field signal. The signal generator designed as a magnetic field generating element thus generates a magnetic field, which is detected by the multiple magnetic field sensors depending on the position. The magnetic field sensors can each be designed as a 3D Hall sensor, GMR sensor, AMR sensor or TMR sensor. Each magnetic field sensor is preferably designed to acquire at least three measurement signals, each measurement signal corresponding to a spatial component of the acquired signal. Each measurement signal can thus correspond to a spatial component of the location-dependent magnetic field generated by the signal transmitter. In particular, the three measurement signals of a single magnetic field sensor correspond to three field variables of the detected magnetic field. In a three-dimensional Cartesian space, the three measurement signals of the respective magnetic field sensor can each be assigned to one of the three spatial directions. In particular, the three measurement signals of the respective magnetic field sensor each correspond to a flux density Bx, By, Bz in one of the three spatial directions X, Y and Z.

Erfindungsgemäß sind die mehreren Magnetfeldsensoren asymmetrisch zueinander positioniert. Hierdurch ist eine eindeutige Zuordnung des vom Signalgeber erzeugten Magnetfelds in Bezug zum Signalempfänger mit den mehreren Magnetfeldsensoren bestimmbar. Zum asymmetrischen Positionieren der mehreren Magnetfeldsensoren zueinander können die mehreren Magnetfeldsensoren mindestens teilweise unterschiedliche Orientierungen und/oder Abstände zueinander aufweisen. Vorzugsweise sind die mehreren Magnetfeldsensoren an einem Trägerelement angeordnet oder befestigt. Der Signalempfänger kann aus dem Trägerelement und den mehreren Magnetfeldsensoren gebildet sein. Aufgrund der Anordnung oder Befestigung der mehreren Magnetfeldsensoren an einem gemeinsamen Trägerelement ist die Anordnung der mehreren Magnetfeldsensoren zueinander definiert vorgebbar und die Montage des Signalempfängers am Kugelgelenk erleichtert. Alternativ können die mehreren Magnetfeldsensoren symmetrisch zueinander positioniert sein. Vorzugsweise ist bei einer symmetrischen Anordnung der mehreren Magnetfeldsensoren zueinander der Magnet asymmetrisch ausgelegt und/oder ausgebildet.According to the invention, the multiple magnetic field sensors are positioned asymmetrically to one another. This allows for a clear assignment of the magnetic field generated by the signal transmitter to the signal receiver can be determined with the multiple magnetic field sensors. For asymmetrical positioning of the multiple magnetic field sensors relative to one another, the multiple magnetic field sensors can have at least partially different orientations and/or distances from one another. The plurality of magnetic field sensors are preferably arranged or attached to a carrier element. The signal receiver can be formed from the carrier element and the multiple magnetic field sensors. Due to the arrangement or attachment of the multiple magnetic field sensors to a common carrier element, the arrangement of the multiple magnetic field sensors to one another can be specified in a defined manner and the assembly of the signal receiver on the ball joint is facilitated. Alternatively, the plurality of magnetic field sensors can be positioned symmetrically to each other. In the case of a symmetrical arrangement of the plurality of magnetic field sensors with respect to one another, the magnet is preferably designed and/or constructed asymmetrically.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Signalgeber als ein mehrpoliger Magnet ausgebildet. Insbesondere ist der Signalgeber als ein mindestens drei-poliger oder mindestens vier-poliger Magnet ausgebildet. Die Kombination eines derart ausgebildeten mehrpoligen Magneten mit den mehreren Magnetfeldsensoren ermöglicht oder erleichtert eine eindeutige Zuordnung der Position des Signalgebers in Bezug zum Signalempfänger. Hierdurch sind sowohl der Kippwinkel als auch der Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse und/oder zur Mittellängsachse des Kugelgelenks oder des Gelenkgehäuses bestimmbar.According to a further embodiment, the signal generator is designed as a multi-pole magnet. In particular, the signal generator is designed as an at least three-pole or at least four-pole magnet. The combination of a multi-pole magnet designed in this way with the multiple magnetic field sensors enables or facilitates an unambiguous assignment of the position of the signal transmitter in relation to the signal receiver. In this way, both the tilt angle and the angle of rotation of the inner joint part can be determined in relation to the joint housing and/or to the central longitudinal axis of the ball joint or the joint housing.

Der Magnet kann kreisscheibenförmig, zylinderförmig oder ringförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise bilden die mehreren Pole des Magneten jeweils einen Zylindersektor des Magneten. Des Weiteren können die mehreren Pole auf einer dem Signalempfänger zugewandten Seite des Signalgebers angeordnet sein. Der Magnet kann die mehreren Pole auf der dem Signalempfänger zugewandten Seite aufweisen, wobei auf einer von dem Signalempfänger abgewandten Seite mehrere Gegenpole ausgebildet bzw. angeordnet sein können.The magnet can be in the form of a circular disk, a cylinder or a ring. Preferably, the multiple poles of the magnet each form a cylinder sector of the magnet. Furthermore, the plurality of poles can be arranged on a side of the signal transmitter facing the signal receiver. The magnet can have the multiple poles on the side facing the signal receiver, wherein multiple opposite poles can be formed or arranged on a side facing away from the signal receiver.

Vorzugsweise ist der Signalgeber der Sensoreinrichtung an dem Gelenkinnenteil und der Signalempfänger der Sensoreinrichtung an dem Gelenkgehäuse angeordnet. Hierbei kann der Signalgeber in einer Gelenkkugel des Gelenkinnenteils angeordnet sein. Insbesondere ist der Signalgeber in einer Vertiefung der Gelenkkugel angeordnet. Vorzugsweise ist der Signalgeber rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Gelenkinnenteils an diesem angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform kann der Signalgeber an dem Gelenkgehäuse und der Signalempfänger an dem Gelenkinnenteil angeordnet sein.The signal transmitter of the sensor device is preferably arranged on the inner joint part and the signal receiver of the sensor device is arranged on the joint housing. Here, the signal generator can be arranged in a joint ball of the joint inner part. In particular, the signal transmitter is arranged in a depression in the joint ball. The signal transmitter is preferably arranged on the inner joint part rotationally symmetrically to a longitudinal axis of the latter. In an alternative embodiment, the signal transmitter can be arranged on the joint housing and the signal receiver can be arranged on the inner joint part.

Von besonderem Vorteil ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen mindestens eines von dem Signalgeber ausgehenden Signals mittels des Signalempfängers, wobei die Sensoreinrichtung den Signalgeber und den Signalempfänger aufweist, und ein Kugelgelenk für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs die Sensoreinrichtung hat. Hierbei weist das Kugelgelenk ein Gelenkinnenteil und ein Gelenkgehäuse auf, wobei das Gelenkinnenteil kipp- und drehbeweglich in dem Gelenkgehäuse gelagert wird. Mittels des als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildeten Signalgebers wird ein Magnetfeld erzeugt. Erfindungsgemäß weist der Signalempfänger mehrere Magnetfeldsensoren auf, wobei mittels der Sensoreinrichtung gleichzeitig ein Kippwinkel und ein Drehwinkel des Gelenkinnenteils in Bezug zum Gelenkgehäuse bestimmt wird.A method according to the invention for detecting at least one signal emanating from the signal generator by means of the signal receiver is particularly advantageous, the sensor device having the signal generator and the signal receiver, and a ball joint for a chassis of a vehicle having the sensor device. In this case, the ball joint has an inner joint part and a joint housing, the inner joint part being mounted in the joint housing such that it can tilt and rotate. A magnetic field is generated by means of the signal generator designed as a magnetic field generating element. According to the invention, the signal receiver has a plurality of magnetic field sensors, a tilt angle and a rotation angle of the inner joint part in relation to the joint housing being determined simultaneously by means of the sensor device.

Vorzugsweise weist der Signalempfänger mindestens zwei oder mindestens drei Magnetfeldsensoren auf, wobei mittels jeweils einem Magnetfeldsensor ein von dem Signalgeber ausgehendes Signal, insbesondere ein Magnetfeld, erfasst wird. Insbesondere ist das erfasste Signal ortsabhängig oder positionsabhängig. Vorzugsweise werden mit jedem der Magnetfeldsensoren jeweils mindestens drei Messsignale erfasst, wobei jedes Messsignal einer Raumkomponente des erfassten Signals entspricht.The signal receiver preferably has at least two or at least three magnetic field sensors, a signal emanating from the signal transmitter, in particular a magnetic field, being detected by means of a respective magnetic field sensor. In particular, the detected signal is location-dependent or position-dependent. At least three measurement signals are preferably recorded with each of the magnetic field sensors, with each measurement signal corresponding to a spatial component of the recorded signal.

Vorzugsweise erzeugt der Signalgeber in der Ausbildung als ein mehrpoliger Magnet ein Magnetfeld, wobei mit jedem der Magnetfeldsensoren jeweils ein, insbesondere positionsabhängiges, Signal des Signalgebers erfasst wird.In the embodiment as a multi-pole magnet, the signal transmitter preferably generates a magnetic field, with each of the magnetic field sensors detecting a signal, in particular a position-dependent signal, from the signal transmitter.

Erfindungsgemäß werden die mittels des Signalempfängers erfassten Signale an eine Auswerteeinrichtung weitergeleitet, wobei mit der Auswerteeinrichtung der Kippwinkel und der Drehwinkel bestimmt werden. Die Auswerteeinrichtung kann ein Bestandteil der Sensoreinrichtung sein. Hierbei wird die Bestimmung des Kippwinkels und des Drehwinkels mittels eines Algorithmus oder eines, insbesondere trainierten, neuronalen Netzes durchgeführt. Für ein Training des neuronalen Netzes müssen die entsprechenden Kippwinkel und Drehwinkel gemessen und zur Verfügung gestellt werden.According to the invention, the signals detected by means of the signal receiver are forwarded to an evaluation device, the tilt angle and the angle of rotation being determined with the evaluation device. The evaluation device can be part of the sensor device. In this case, the tilt angle and the rotation angle are determined by means of an algorithm or a neural network, in particular a trained one. To train the neural network, the corresponding tilt angles and rotation angles must be measured and made available.

Vorzugsweise erfolgt ein Training des neuronalen Netzes mit einer Training-Vorrichtung, in der das Gelenkinnenteil definiert ausgelenkt werden kann. Mit einer solchen Trainings-Vorrichtung können Trainingsdaten aufgenommen werden, indem das Gelenkinnenteil in verschiedene Positionen verfahren und/oder ausgerichtet wird und die sich ergebenden Signale, insbesondere drei Feldkomponenten des Magnetfeldes je Magnetfeldsensor, für den Signalempfänger erfasst werden. Insbesondere ist hierbei ein hoher Automatisierungsgrad von Vorteil, da möglichst viele Positionen, vorzugsweise stochastisch, angefahren werden müssen. Nachdem die Trainingsdaten aufgenommen wurden, kann das Training des Netzwerkes beginnen. Schließich ist das neuronale Netz in der Lage auf Grundlage der Signale, insbesondere von drei Feldkomponenten je Magnetfeldsensor, den Kippwinkel und Drehwinkel zu ermitteln. Der Algorithmus bzw. das trainierte Netz kann auf einen Prozessor, insbesondere der Auswerteeinrichtung, aufgespielt werden, der direkt mit den Magnetfeldsensoren verbunden ist. Neben der Ermittlung von Gelenkzustandsgrößen kann der Prozessor eine Kommunikation über ein Bussystem mit einem Steuergerät übernehmen.The neural network is preferably trained with a training device in which the inner joint part can be deflected in a defined manner. Training data can be recorded with such a training device by moving and/or aligning the inner joint part into different positions and the resulting signals, in particular three field compo parameters of the magnetic field for each magnetic field sensor for which the signal receiver is recorded. A high degree of automation is particularly advantageous here, since as many positions as possible must be approached, preferably stochastically. After the training data has been recorded, the training of the network can begin. Finally, the neural network is able to determine the tilt angle and the angle of rotation on the basis of the signals, in particular from three field components per magnetic field sensor. The algorithm or the trained network can be loaded onto a processor, in particular the evaluation device, which is directly connected to the magnetic field sensors. In addition to determining joint status variables, the processor can communicate with a control unit via a bus system.

Insbesondere mittels eines trainierten künstlichen neuronalen Netzes ist es auf der Basis des mehrpoligen Magneten und dem Signalempfänger mit den mehreren Magnetfeldsensoren möglich, den Kippwinkel und den Drehwinkel des Kugelgelenks gleichzeitig zu bestimmen. Vorzugsweise gibt die Auswerteeinrichtung mindestens einen Nick-Kippwinkel, einen Wank-Kippwinkel und den Drehwinkel aus. Hierbei ist der Kippwinkel in die beiden Winkeltypen Nick-Kippwinkel und Wank-Kippwinkel aufgeteilt. Hierbei ist der Nick-Kippwinkel einem Kippwinkel in Fahrzeuglängsrichtung oder X-Richtung zugeordnet. Der Wank-Kippwinkel ist einem Kippwinkel in Fahrzeugquerrichtung oder Y-Richtung zugeordnet. Mittels des Kippwinkels kann ein Höhenstand des Fahrzeugs oder eines Fahrwerks ermittelt werden.In particular, by means of a trained artificial neural network, it is possible on the basis of the multi-pole magnet and the signal receiver with the multiple magnetic field sensors to determine the tilt angle and the angle of rotation of the ball and socket joint at the same time. The evaluation device preferably outputs at least one pitch tilt angle, one roll tilt angle and the angle of rotation. Here, the tilt angle is divided into the two angle types pitch-tilt angle and roll-tilt angle. In this case, the pitch tilt angle is assigned to a tilt angle in the longitudinal direction of the vehicle or in the X direction. The roll/tilt angle is associated with a tilt angle in the vehicle transverse direction or Y-direction. A ride height of the vehicle or a chassis can be determined by means of the tilt angle.

Erfindungsgemäß bestimmt die Auswerteeinrichtung mittels der erfassten Signale des Signalempfängers und dem Algorithmus oder dem, insbesondere trainierten, neuronalen Netz zusätzlich zum Kippwinkel und Drehwinkel ein Gelenkspiel und/oder eine Gelenkkraft. Vorzugsweise werden für das Gelenkspiel und/oder die Gelenkkraft dreidimensional aufgelöste Signalkomponenten bestimmt. Für das Training des entsprechenden neuronalen Netzes müssen die entsprechenden Gelenkkräfte und Gelenkspiele gemessen und zur Verfügung gestellt werden.According to the invention, the evaluation device uses the detected signals of the signal receiver and the algorithm or the particularly trained neural network to determine a joint play and/or a joint force in addition to the tilt angle and angle of rotation. Three-dimensionally resolved signal components are preferably determined for the joint play and/or the joint force. For the training of the corresponding neural network, the corresponding joint forces and joint play must be measured and made available.

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 den Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.The method is preferably further developed according to the configurations explained in connection with the ball and socket joint according to the invention described here. Furthermore, the ball and socket joint described here can be further developed according to the configurations explained in connection with the method.

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, teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen ersten Kugelgelenks,
2 eine perspektivische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes weiteres Kugelgelenk,
3 ein Ausschnitt einer perspektivischen Seitenansicht des erfindungsgemäßen weiteren Kugelgelenks gemäß 2 ohne Gelenkgehäuse,
4 ein Ausschnitt einer perspektivischen Seitenansicht einer Gelenkkugel und des Signalempfängers für das erfindungsgemäße weitere Kugelgelenk gemäß 2 und 3,
5 eine Draufsicht des Signalempfängers für das erfindungsgemäße weitere Kugelgelenk gemäß 2 bis 4,
6 eine schematische Darstellung eines neuronalen Netzes für ein erfindungsgemäßes Verfahren.

The invention is explained in more detail below with reference to the figures. In this case, the same reference symbols relate to the same, similar or functionally the same components or elements. Show it:

1 a perspective, partially sectioned side view of a first ball joint according to the invention,
2 a perspective top view of another ball joint according to the invention,
3 a section of a perspective side view of the further ball joint according to the invention 2 without joint housing,
4 a section of a perspective side view of a joint ball and the signal receiver for the additional ball joint according to the invention according to FIG 2 and 3 ,
5 a plan view of the signal receiver for the inventive further ball joint according to 2 until 4 ,
6 a schematic representation of a neural network for a method according to the invention.

1 zeigt eine perspektivische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen ersten Kugelgelenks 1. Das Kugelgelenk 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Kugelzapfengelenk ausgebildet. Das Kugelgelenk 1 weist ein Gelenkinnenteil 2 auf, das hier als ein Kugelzapfen realisiert ist. Entsprechend weist das Gelenkinnenteil 2 einen Gelenkzapfen 3 auf, der sich aus einem Gelenkgehäuse 4 des Kugelgelenks 1 nach außen heraus erstreckt. Das Gelenkinnenteil 2 hat eine Gelenkkugel 5, die in einer Gehäuseausnehmung 6 des Gelenkgehäuses 4 gelenkbeweglich gelagert ist. Ausgehend von der Gelenkkugel 5 erstreckt sich der Gelenkzapfen 3 aus einer Öffnung 7 des Gelenkgehäuses 4 heraus. Zum Abdichten des Kugelgelenks 1 weist dieses einen Dichtungsbalg 8 auf. Der Dichtungsbalg 8 erstreckt sich zwischen dem Gelenkzapfen 3 und dem Gelenkgehäuse 4. Hierbei ist der Dichtungsbalg 8 sowohl gelenkzapfenseitig als auch gelenkgehäuseseitig gesichert bzw. befestigt. 1 shows a perspective, partially sectioned side view of a first ball joint 1 according to the invention. In this exemplary embodiment, the ball joint 1 is designed as a ball pivot joint. The ball joint 1 has an inner joint part 2, which is implemented here as a ball pivot. Correspondingly, the inner joint part 2 has a pivot pin 3 which extends outwards from a joint housing 4 of the ball joint 1 . The inner joint part 2 has a joint ball 5 which is mounted in a housing recess 6 of the joint housing 4 so that it can move in an articulated manner. Starting from the joint ball 5 , the joint pin 3 extends out of an opening 7 in the joint housing 4 . The ball joint 1 has a sealing bellows 8 to seal it. The sealing bellows 8 extends between the pivot pin 3 and the joint housing 4. The sealing bellows 8 is secured or fastened both on the pivot pin side and on the joint housing side.

Das Kugelgelenk 1 bzw. das Gelenkgehäuse 4 weist eine Mittellängsachse 9 auf. Bei der hier dargestellten Position des Gelenkinnenteils 2 fällt eine Längsachse 10 des Gelenkinnenteils 2 mit der Mittellängsachse 9 zusammen. Das Gelenkinnenteil 2 ist um seine Längsachse 10 drehbeweglich gelagert, wie dies hier mit dem Doppelpfeil 11 angedeutet ist. Des Weiteren ist das Gelenkinnenteil 2 in Bezug zur Mittellängsachse 9 kippbeweglich gelagert, wie dies mittels des Doppelpfeils 12 angedeutet ist. Unter einem Kippen des Gelenkinnenteils 2 wird somit eine Bewegung des Gelenkinnenteils 2 relativ zum Gelenkgehäuse 4 verstanden, bei welcher eine Veränderung eines Kippwinkels zwischen der Mittellängsachse 9 des Gelenkgehäuses 4 und der Längsachse 10 des Gelenkinnenteils 2 eintritt. Hierbei erfolgt das Kippen um einen Mittelpunkt 13 des Gelenkinnenteils 2. Unter einem Drehen des Gelenkinnenteils 2 wird eine Bewegung des Gelenkinnenteils 2 verstanden, bei welcher das Gelenkinnenteil 2 relativ zu dem Gelenkgehäuse 4 um die Längsachse 10 des Gelenkinnenteils unter Veränderung eines Drehwinkels gedreht wird.The ball joint 1 or the joint housing 4 has a central longitudinal axis 9 . In the position of the inner joint part 2 shown here, a longitudinal axis 10 of the inner joint part 2 coincides with the central longitudinal axis 9 . The inner joint part 2 is mounted such that it can rotate about its longitudinal axis 10 , as indicated here by the double arrow 11 . Furthermore, the inner joint part 2 is mounted such that it can tilt in relation to the central longitudinal axis 9 , as indicated by the double arrow 12 . A tilting of the inner joint part 2 is thus understood to be a movement of the inner joint part 2 relative to the joint housing 4, in which a change in a tilt angle between the middle length sachse 9 of the joint housing 4 and the longitudinal axis 10 of the inner joint part 2 occurs. In this case, the tilting takes place about a center point 13 of the inner joint part 2. Rotating the inner joint part 2 means a movement of the inner joint part 2 in which the inner joint part 2 is rotated relative to the joint housing 4 about the longitudinal axis 10 of the inner joint part, changing a rotation angle.

Das Kugelgelenk 1 weist eine Sensoreinrichtung 14 auf. Die Sensoreinrichtung 14 hat einen Signalgeber 15 und einen Signalempfänger 16. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Signalgeber 15 an dem Gelenkinnenteil 2 und der Signalempfänger 16 am Gelenkgehäuse 4 angeordnet bzw. befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Signalempfänger 16 in einer Steckereinheit 17 aufgenommen. Der Signalempfänger 16 bzw. die Steckereinheit 17 ist mit einer hier lediglich schematisch angedeuteten Auswerteeinrichtung 18 verbunden. Der Signalgeber 15 ist in der Gelenkkugel 5 des Gelenkinnenteils 2 angeordnet bzw. aufgenommen. Hierbei ist der Signalgeber 15 in einem von dem Gelenkzapfen 3 abgewandten Bereich in der Gelenkkugel 5 aufgenommen. Der Signalgeber 15 ist als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildet. Der konkrete Aufbau der Sensoreinrichtung 14 und deren Funktionsweise wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.The ball joint 1 has a sensor device 14 . The sensor device 14 has a signal generator 15 and a signal receiver 16. In this exemplary embodiment, the signal generator 15 is arranged or fastened on the inner joint part 2 and the signal receiver 16 on the joint housing 4. In this embodiment, the signal receiver 16 is housed in a connector unit 17 . The signal receiver 16 or the plug-in unit 17 is connected to an evaluation device 18 which is indicated here only schematically. The signal generator 15 is arranged or accommodated in the joint ball 5 of the inner joint part 2 . In this case, the signal generator 15 is accommodated in the joint ball 5 in a region facing away from the pivot pin 3 . The signal generator 15 is designed as a magnetic field generating element. The specific structure of the sensor device 14 and its mode of operation are explained in more detail with reference to the following figures.

2 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes weiteres Kugelgelenk 19. Aufbau und Funktionsweise des weiteren Kugelgelenks 19 entsprechen weitgehend dem des Kugelgelenks 1 gemäß 1. Gleiche Merkmale tragen entsprechend gleiche Bezugszeichen wie zuvor. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. 2 shows a perspective top view of a further ball joint 19 according to the invention. The design and functioning of the further ball joint 19 largely correspond to that of the ball joint 1 according to FIG 1 . The same features have the same reference symbols as before. To this extent, to avoid repetition, reference is also made to the preceding description.

Im Unterschied zu dem Kugelgelenk 1 gemäß 1 weist das Gelenkgehäuse 4 des hier dargestellten Kugelgelenks 19 eine etwas abweichende Gestalt auf. Zudem sind hier zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit die Steckereinheit 17 und die Auswerteeinrichtung 18 weggelassen worden. Es ist zu erkennen, dass der Signalempfänger 16 ein Trägerelement 20 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Trägerelement 20 kreisscheibenförmig ausgebildet. Das Trägerelement 20 kann beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein.In contrast to the ball joint 1 according to 1 the joint housing 4 of the ball joint 19 shown here has a slightly different shape. In addition, the connector unit 17 and the evaluation device 18 have been omitted here for the sake of better clarity. It can be seen that the signal receiver 16 has a carrier element 20 . In this exemplary embodiment, the carrier element 20 is in the form of a circular disk. The carrier element 20 can be made of plastic, for example.

3 zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen Seitenansicht des erfindungsgemäßen weiteren Kugelgelenks 19 gemäß 2 unter Weglassung des Gelenkgehäuses 4. 3 shows a detail of a perspective side view of the additional ball joint 19 according to the invention 2 omitting the joint housing 4.

Der Signalgeber 15 ist vollständig in einer Vertiefung 21 in der Oberfläche der Gelenkkugel 5 aufgenommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Signalgeber 15 eine kreisscheibenförmige Gestalt auf. Des Weiteren ist der als ein Magnetfeld-Erzeugungselement ausgebildete Signalgeber 15 hier als ein mehrpoliger Magnet realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Signalgeber 15 ein vier-poliger Magnet. Hierbei bilden mehrere Pole 22, 23, 24, 25 des Signalgebers 15 jeweils einen Zylindersektor des Signalgebers 15. Die mehreren Pole 22, 23, 24, 25 sind auf einer dem Signalempfänger 16 zugewandten Seite des Signalgebers 15 angeordnet. Die Pole 22, 24 einerseits und die Pole 23, 25 andererseits weisen jeweils eine gleiche Polarität auf. Hierbei sind die Polaritäten der Pole 22, 24 den Polaritäten der Pole 23, 25 entgegengesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Pole 22, 24 als magnetische Nordpole und die Pole 23, 25 als magnetische Südpole ausgebildet.The signal generator 15 is completely accommodated in a depression 21 in the surface of the joint ball 5 . In this exemplary embodiment, the signal transmitter 15 has the shape of a circular disk. Furthermore, the signal generator 15 designed as a magnetic field generating element is implemented here as a multi-pole magnet. In this embodiment, the signal generator 15 is a four-pole magnet. A plurality of poles 22, 23, 24, 25 of the signal generator 15 each form a cylinder sector of the signal generator 15. The plurality of poles 22, 23, 24, 25 are arranged on a side of the signal generator 15 facing the signal receiver 16. The poles 22, 24 on the one hand and the poles 23, 25 on the other hand each have the same polarity. Here, the polarities of the poles 22, 24 are opposite to the polarities of the poles 23, 25. In this embodiment, the poles 22, 24 are magnetic north poles and the poles 23, 25 are magnetic south poles.

4 zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen Seitenansicht der Gelenkkugel 5 und des Signalempfängers 16 für das erfindungsgemäße weitere Kugelgelenk 19 gemäß 2 und 3. Der Signalgeber 15 ist hier nicht näher dargestellt. 4 shows a detail of a perspective side view of the joint ball 5 and the signal receiver 16 for the additional ball joint 19 according to the invention according to FIG 2 and 3 . The signal generator 15 is not shown in detail here.

Der Signalempfänger 16 weist mehrere Magnetfeldsensoren 26, 27 und 28 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die mehreren Magnetfeldsensoren 26, 27, 28 als Hall-Magnetfeldsensoren ausgebildet. Des Weiteren sind die Magnetfeldsensoren 26, 27, 28 bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer dem Gelenkinnenteil 2 bzw. der Gelenkkugel 5 zugewandten Seite des Trägerelements 20 angeordnet.The signal receiver 16 has several magnetic field sensors 26, 27 and 28. In this exemplary embodiment, the multiple magnetic field sensors 26, 27, 28 are designed as Hall magnetic field sensors. Furthermore, the magnetic field sensors 26 , 27 , 28 in this exemplary embodiment are arranged on a side of the carrier element 20 that faces the inner joint part 2 or the joint ball 5 .

5 zeigt eine Draufsicht des Signalempfängers 16 für das erfindungsgemäße weitere Kugelgelenk 19 gemäß 2 bis 4. Es ist zu erkennen, dass die mehreren Magnetfeldsensoren 26, 27, 28 asymmetrisch zueinander angeordnet sind. So sind die Magnetfeldsensoren 26, 27, 28 in unterschiedlichen Orientierungen zueinander und an dem Trägerelement 20 angeordnet. Darüber hinaus weisen bei diesem Ausführungsbeispiel die Magnetfeldsensoren 26, 28 einen anderen Abstand zueinander auf als die Magnetfeldsensoren 26, 28 jeweils zum Magnetfeldsensor 27. Hier weisen die Magnetfeldsensoren 26, 28 einen minimalen Abstand zueinander auf, der geringer ist als der minimalste Abstand des Magnetfeldsensors 27 zum Magnetfeldsensor 26 oder 28. 5 FIG. 1 shows a plan view of the signal receiver 16 for the further ball joint 19 according to the invention according to FIG 2 until 4 . It can be seen that the multiple magnetic field sensors 26, 27, 28 are arranged asymmetrically to one another. Thus, the magnetic field sensors 26, 27, 28 are arranged in different orientations to each other and on the carrier element 20. In addition, in this exemplary embodiment, magnetic field sensors 26, 28 are at a different distance from one another than magnetic field sensors 26, 28 are from magnetic field sensor 27. Here, magnetic field sensors 26, 28 are at a minimum distance from one another, which is less than the minimum distance between magnetic field sensor 27 to the magnetic field sensor 26 or 28.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines neuronalen Netzes 29 für ein erfindungsgemäßes Verfahren. 6 shows a schematic representation of a neural network 29 for a method according to the invention.

Die Magnetfeldsensoren 26, 27, 28 erfassen jeweils drei Messsignale, wobei jedes Messsignal einer Raumkomponente des erfassten Signals bzw. des vom Signalgeber 15 erzeugten Magnetfelds entspricht. So entsprechen die drei Messsignale des Magnetfeldsensors 26 jeweils einer Flussdichte Bx_1, By_1, Bz_1 in jeweils eine der drei Raumrichtungen X, Y und Z. Hierbei ist einer Fahrzeuglängsrichtung die X-Richtungskomponente, einer Fahrzeugquerrichtung die Y-Richtungskomponente und einer Fahrzeughochachse die Z-Richtungskomponente zugeordnet. Entsprechend ergeben sich drei Messsignale des Magnetfeldsensors 27 als jeweils eine Flussdichte Bx_2, By_2, Bz_2 und für den Magnetfeldsensors 28 als jeweils eine Flussdichte Bx_3, By_3, Bz_3. Es ergeben sich somit bei diesem Ausführungsbeispiel neun Eingangsgrößen für das neuronale Netz.The magnetic field sensors 26, 27, 28 each detect three measurement signals, each measurement signal ent a spatial component of the detected signal or of the magnetic field generated by the signal generator 15 speaks. The three measurement signals of the magnetic field sensor 26 each correspond to a flux density Bx_1, By_1, Bz_1 in one of the three spatial directions X, Y and Z. Here, a vehicle longitudinal direction is the X-direction component, a vehicle transverse direction is the Y-direction component and a vehicle vertical axis is the Z-direction component assigned. Correspondingly, three measurement signals of the magnetic field sensor 27 result as a respective flux density Bx_2, By_2, Bz_2 and for the magnetic field sensor 28 as a respective flux density Bx_3, By_3, Bz_3. In this exemplary embodiment, there are thus nine input variables for the neural network.

Auf der Basis der jeweils drei Messsignale der Magnetfeldsensoren 26, 27, 28 kann mittels des entsprechend geeignet trainierten neuronalen Netzs 29 sowohl der Drehwinkel als auch der Kippwinkel des Gelenkinnenteils 2 bei einem Kugelgelenk 1 bzw. 19 gemäß den 1 bis 5 bestimmt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird hinsichtlich des Kippwinkels zwischen einem Nick-Kippwinkel in X-Richtung und einem Wank-Kippwinkel in Y-Richtung unterschieden. Hier weist das neuronale Netz lediglich schematisch und beispielhaft angedeutet drei Schichten auf. Alternativ sind auch andere Ausbildungen denkbar.On the basis of the three measurement signals of the magnetic field sensors 26, 27, 28, both the rotation angle and the tilting angle of the inner joint part 2 in a ball joint 1 or 19 can be determined by means of the suitably trained neural network 29 according to 1 until 5 to be determined. In this exemplary embodiment, with regard to the tilt angle, a distinction is made between a pitch tilt angle in the X direction and a roll tilt angle in the Y direction. Here, the neural network has three layers indicated only schematically and by way of example. Alternatively, other configurations are also conceivable.

Nach einer alternativen Ausführungsform kann das neuronale Netz 29 dahingehend ausgelegt bzw. trainiert sein, so dass dieses auf der Basis der gleichen Eingangsgrö-ßen zusätzlich zum Kippwinkel und Drehwinkel, insbeosndere räumlich aufgelöste, Daten zu einem Gelenkspiel und/oder einer in dem Kugelgelenk 1 bzw. 19 wirkenden Gelenkkraft bestimmt werden.According to an alternative embodiment, the neural network 29 can be designed or trained in such a way that, on the basis of the same input variables, in addition to the tilt angle and the angle of rotation, in particular spatially resolved data on a joint play and/or a bearing in the ball joint 1 or 19 acting joint force can be determined.

BezugszeichenlisteReference List

11: Kugelgelenkball joint
22: Gelenkinnenteiljoint inner part
33: Gelenkzapfenpivot pin
44: Gelenkgehäusejoint housing
55: Gelenkkugeljoint ball
66: Gehäuseausnehmunghousing recess
77: Öffnungopening
88th: Dichtungsbalgsealing bellows
99: Mittellängsachsecentral longitudinal axis
1010: Längsachselongitudinal axis
1111: Doppelpfeildouble arrow
1212: Doppelpfeildouble arrow
1313: MittelpunktFocus
1414: Sensoreinrichtungsensor device
1515: Signalgebersignaller
1616: Signalempfängersignal receiver
1717: Steckereinheitconnector unit
1818: Auswerteeinrichtungevaluation device
1919: Kugelgelenkball joint
2020: Trägerelementcarrier element
2121: Vertiefungdeepening
2222: Polpole
2323: Polpole
2424: Polpole
2525: Polpole
2626: Magnetfeldsensormagnetic field sensor
2727: Magnetfeldsensormagnetic field sensor
2828: Magnetfeldsensormagnetic field sensor
2929: neuronales Netzneural network

Claims

Ball joint for a chassis of a vehicle with an inner joint part (2) and with a joint housing (4), the inner joint part (2) being mounted in the joint housing (4) such that it can tilt and rotate, and with a sensor device (14), with a signal transmitter (15) of the sensor device (14) interacts with a signal receiver (16) of the sensor device (14), and the signal transmitter (15) is designed as a magnetic field generating element, the signal receiver (16) having a plurality of magnetic field sensors (26, 27, 28) wherein a tilt angle and a rotation angle of the inner joint part (2) in relation to the joint housing (4) can be determined simultaneously by means of the sensor device (14), characterized in that the plurality of magnetic field sensors (26, 27, 28) are positioned asymmetrically to one another.

ball joint after claim 1 , characterized in that the signal receiver (16) has at least two or at least three magnetic field sensors (26, 27, 28) for respectively detecting a signal emanating from the signal generator (15), in particular each magnetic field sensor (26, 27, 28) for detecting formed by at least three measurement signals, each measurement signal corresponding to a spatial component of the detected signal.

ball joint after claim 1 or 2 , characterized in that the plurality of magnetic field sensors (26, 27, 28) are arranged on a carrier element (20), in particular the plurality of magnetic field sensors (26, 27, 28) min least partially different orientations and / or distances to each other.

Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the signal transmitter (15) is designed as a multi-pole magnet or an at least 3-pole or at least 4-pole magnet, in particular the magnet is designed in the shape of a circular disc, cylinder or ring, preferably the several Poles (22, 23, 24, 25) of the magnet each have a cylinder sector of the magnet and/or the multiple poles (22, 23, 24, 25) are arranged on a side of the signal transmitter (15) facing the signal receiver (16).

Ball joint according to one of the preceding claims, characterized in that the signal transmitter (15) of the sensor device (14) is arranged on the inner joint part (2) and the signal receiver (16) of the sensor device (14) is arranged on the joint housing (4), in particular the Signal generator (15) arranged in a joint ball (5) of the joint inner part (2).

Method for detecting at least one signal emanating from a signal generator (15) by means of a signal receiver (16), a sensor device (14) having the signal generator (15) and the signal receiver (16), and a ball joint (1, 19) for a chassis of a vehicle has the sensor device (14), the ball joint (1, 19) having an inner joint part (2) and a joint housing (4), and the inner joint part (2) being mounted in the joint housing (4) such that it can tilt and rotate, with A magnetic field is generated by means of the signal generator (15) designed as a magnetic field generating element, the signal receiver (16) having a plurality of magnetic field sensors (26, 27, 28), and by means of the sensor device (14) a tilt angle and a rotation angle of the inner joint part ( 2) in relation to the joint housing (4), characterized in that the signals detected by the signal receiver (16) are forwarded to an evaluation device (18) and the tilt angle and the angle of rotation are determined with the evaluation device (18), the The tilt angle and the rotation angle are determined by means of an algorithm or a neural network (29), and the evaluation device (18) uses the detected signals of the signal receiver (16) and the algorithm or the neural network (29) in addition to the tilt angle and rotation angle Joint play and / or a joint force determined.

procedure after claim 6 , characterized in that the signal receiver (16) has at least two or at least three magnetic field sensors (26, 27, 28), a signal emanating from the signal transmitter being detected by means of a respective magnetic field sensor (26, 27, 28), in particular with each each of the magnetic field sensors (26, 27, 28) detects at least three measurement signals, each measurement signal corresponding to a spatial component of the detected signal.

procedure after claim 6 or 7 , characterized in that the signal generator (15) generates a magnetic field as a multi-pole magnet, with each of the magnetic field sensors (26, 27, 28) in each case a signal of the signal generator (15) being detected.

Procedure according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that the evaluation device (18) outputs at least one pitch tilt angle, one roll tilt angle and the angle of rotation.

procedure after claim 9 , characterized in that three-dimensionally resolved signal components are determined for the joint play and/or the joint force.