EP2315954A1 - Nulllagenpositionierung für sensor - Google Patents

Nulllagenpositionierung für sensor

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Publication number
EP2315954A1
EP2315954A1 EP09776138A EP09776138A EP2315954A1 EP 2315954 A1 EP2315954 A1 EP 2315954A1 EP 09776138 A EP09776138 A EP 09776138A EP 09776138 A EP09776138 A EP 09776138A EP 2315954 A1 EP2315954 A1 EP 2315954A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ball
joint
sensor
ball stud
pin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09776138A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Spratte
Holger Höppner
Katharina Krampf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP2315954A1 publication Critical patent/EP2315954A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0604—Construction of the male part
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/30—Supports specially adapted for an instrument; Supports specially adapted for a set of instruments

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a sensor, which is designed to define a zero position of the relevant sensor for detecting deflection movements and for positioning the sensor in this zero position. It relates to an arrangement by means of which deflections are detected on a ball joint, which serves for the storage of parts of a technical system, preferably of parts of a motor vehicle chassis.
  • ball joints are used on chassis of motor vehicles in many cases.
  • Such ball joints consist of a ball pin whose ball is movable in a joint shell or a joint housing in a variety of directions.
  • the corresponding ball pin is an at least approximately axially symmetrical part, which consists of a substantially cylindrical pin, at one end of which is provided for receiving in the joint housing ball.
  • the ball opposite the end of the pin is generally provided with a thread, which is guided through a designated opening of a chassis part, such as a wheel carrier, and bolted by a nut on this chassis part.
  • a chassis part such as a wheel carrier
  • This serves for example for detecting the alignment of a link of a chassis axle and / or for detecting the inclination of the vehicle body. Based on the detection of these attitude parameters, servomotors for the automatic height adjustment of the headlamps and / or for an adaptive cornering light are actuated, for example.
  • the elements of the sensor which is at least one transmitter element and at least one reference element, to be the reference base a zero position is defined for the measurement. That is, the sensor forming elements, which are arranged on the one hand on the ball stud and on the other hand on a chassis part, must be positioned in a certain position to each other, which represents a zero position for the measurement.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for determining a defined zero position and positioning of the deflections on a ball joint detecting sensor.
  • the corresponding arrangement should also be designed so that it is easy to implement in terms of manufacturing technology.
  • the arrangement for determining a zero position for the measurement of the deflection movements of a ball joint which parts of a mechanical System, preferably parts of a motor vehicle chassis, interconnected, consists of a rigidly connected to a first part of the system joint housing of the ball joint, a rigidly connected to a second part of the system ball pin and a deflection movements of the ball stud in the joint housing detecting sensor with at least two mutually complementary sensor elements.
  • one of the aforementioned sensor elements is arranged on the ball pin and one on a relative to the joint housing immovable part of the equipped with the ball joint system.
  • the ball pin moves with a arranged at one axial end of the ball joint in the joint housing of the ball joint formed in a known manner and is releasably attached with its opposite end of the ball joint on a mounting eye of the associated part.
  • the above-mentioned axial end of the ball pin protrudes through the mounting bracket serving its attachment.
  • the lateral surface of the ball pin which otherwise has a circular cross-section, is flattened in an axial region, this flattened region being brought into positive engagement with a correspondingly formed inner contour of the mounting eye or of a disc-shaped element.
  • the disk-shaped element in question is applied to the mounting eye and in turn by a positive connection of its outer contour on the part connected to the ball pivot part the personallys ⁇ chtung the ball stud fixed in a predetermined position.
  • the flattened axial region formed on the ball stud according to the invention is preferably realized by virtue of the fact that the ball stud has a rectilinear circumferential section in this region.
  • the flattened region of the ball stud can be brought directly into a positive connection with the mounting eye of the part to be connected to the ball stud or else with an additionally provided disk-shaped element.
  • the formation of a non-round, that is preferably a straight section on its inner contour having Montageauges manufacturing technology is relatively expensive, however, the second variant of preference will be given.
  • a correspondingly designed embodiment of the arrangement according to the invention has the ball pin at its end facing away from the ball joint on a thread, via which it is screwed by means of a nut on the mounting eye of the part to be connected to it on the side facing away from the ball joint.
  • a countersink with a radially outwardly extending groove is formed on this side of the circular assembly eye in this case.
  • the ball pin washer is inserted with a corresponding to the flattened peripheral contour of the ball pin formed inner contour.
  • the aforementioned washer has on its peripheral contour on a nose which engages in the trained in this embodiment of the lowering of the mounting eye radially outwardly directed groove.
  • the ball pin is brought into positive engagement with the inner contour of the washer, while on the other hand, the outer contour of the washer with the rigidly connected to the ball pin part, for example, the wheel carrier of a vehicle axle, brought into a form fit.
  • the sensor serving to measure the deflection movement is provided by means of at least one Magnetoresistive element realized.
  • the sensor is formed by a permanent magnet and at least one Hall element.
  • the permanent magnet is arranged in the joint ball at the free pole, while this pole opposite to the rigidly connected to the joint housing part at least one Hall element is arranged.
  • the sensor is formed with a t ⁇ axialen Hall element or multiple Hall elements.
  • the pole of the ball joint and the permanent magnet arranged on it are covered with a cover made of a non-magnetic material for protection against contamination.
  • FIG. 2a shows an enlarged detail of the arrangement with a plan view of the front side of the ball stud
  • FIG. 4 b a section of the detail according to FIG. 4 a with a section along the line AA
  • Fig. 1 shows a possible embodiment of the arrangement according to the invention in a sectional view.
  • This is formed for example as part of the chassis of the motor vehicle, in which a wishbone of the chassis via a ball joint 1, 2, 3 is mounted on a wheel.
  • the arrangement consists of that in the part 10, that is the wishbone of the system equipped with the ball joint or landing gear, rigidly connected to it bearing shell 1 and formed in a basically known manner ball studs 2, 3, which with its the bearing shell or the joint ball engaged with this side facing away on a second part 11 of the system, for example on a wheel, is screwed using a washer 7 designed according to the invention.
  • the ball stud 2, 3 projects through a mounting eye 5 formed on the wheel carrier by means of a steel insert.
  • a permanent magnet 8 as part of the sensor 8, 9 arranged.
  • To the sensor 8, 9 further includes a preferably by a plurality of (not shown) Hall elements 9 formed sensor module. This is in the respect to the joint housing 1 immovable or in which the joint housing 1 receiving part 10 of the chassis arranged.
  • the permanent magnet 8 arranged on the joint ball 3 has different positions relative to the Hall elements of the sensor module which are in a rigid arrangement relative to the joint housing 1.
  • the washer 7 used for screwing together the ball stud 2, 3 together with the nut 13 according to the invention has a nose 15 on its outer contour.
  • the washer 7 is arranged in a countersink 14 formed on the mounting eye 5 between the nut 13 and the mounting eye 5 and thereby brought into engagement with its nose 15 with a groove 16 on the mounting eye 5 and the countersink 14 radially outwardly guided groove 16.
  • FIGS. 2a to 2c again show the ball stud 2, 3 of the arrangement according to FIG. 1 in different views.
  • Fig. 2a shows the ball stud 2, 3 with the formed at its one axial end of the joint ball 3 with the pole 17 in a three-dimensional representation.
  • the leading through the mounting eye 5 axial end 4 of the ball stud 2, 3 has a flattening.
  • the corresponding flattened region 6 each have a rectilinear circumferential portion 12 on the otherwise circular cross-sectional area of the ball stud 2, 3.
  • the flattened region 6, after being guided by the mounting eye 5, is brought into engagement with the corresponding inner contour of the washer 13 to be arranged between the nut 13 used for screwing and the mounting eye 5 during the screwing on the wheel carrier 11.
  • FIG. 4a shows an enlarged detail of the arrangement shown above in a plan view of the end face of the ball joint 3 opposite end of the ball stud 2, 3.
  • the parts of the nut 13 in the example a flange nut
  • the Washer 7 realized screwing and in particular the counterbore 14 on the mounting eye 5 as well as in the region of the countersink 14 radially outwardly extending groove 16, in which engages the nose 15 of the washer 7.
  • FIG. 4b again shows a section of the detail according to FIG. 4a in a section taken along the line AA.
  • Sensor element for example (permanent) magnet
  • Sensor element for example Hall element (s) 0, 11 Part 2 Peripheral section 3 Nut 4 Countersink 5 Nose 6 Groove 7 Pol 8 Closure cover 9 Perimeter section 0, 21 Clamping ring 2 Sealing bellows

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Festlegung einer Nulllage für einen Sensor, welcher der Erfassung von Auslenkbewegungen durch ein Kugelgelenk (1, 2, 3) miteinander verbundener Teile (10, 11) eines technischen Systems dient. Die Anordnung besteht aus einem starr mit einem ersten Teil (10) des Systems verbundenen Gelenkgehäuse (1) des Kugelgelenks (1, 2, 3), einem starr mit einem zweiten Teil (11) des Systems verbunden Kugelzapfen (2, 3) und aus einem die Auslenkbewegungen des Kugelzapfens (2, 3) erfassenden Sensor (8, 9) mit mindestens zwei zueinander komplementären Sensorelementen, von denen eines an dem Kugelzapfen (2, 3) und eines an einem bezüglich des Gelenkgehäuses (1) unbeweglichen Teil (10) des Systems angeordnet ist. Die ansonsten einen kreisrunden Querschnitt aufweisende Mantelfläche des Kugelzapfens (2, 3) ist in einem axialen Bereich (6) abgeflacht, der in einen Formschluss gebracht ist mit einer korrespondierend ausgebildeten Innenkontur eines von dem Kugelzapfen (2, 3) zu seiner Befestigung durchragten Montageauges (5) oder eines scheibenförmigen Elements (7), wobei im letztgenannten Fall das scheibenförmige Element (7) an dem Montageauge (5) anliegt und seinerseits durch einen Formschluss seiner äußeren Kontur an dem mit dem Kugelzapfen (2, 3) verbundenen Teil (11) bezüglich der Umf angsπchtung fixiert ist.

Description

Nulllagenpositionierung für Sensor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Sensor, welche zur Festlegung einer Nulllage des betreffenden zur Erfassung von Auslenkbewegungen dienenden Sensors und zur Positionierung des Sensors in dieser Nulllage ausgebildet ist. Sie bezieht sich auf eine Anordnung, mittels welcher Auslenkungen an einem Kugelgelenk erfasst werden, das der Lagerung von Teilen eines technischen Systems, vorzugsweise von Teilen eines Kraftfahrzeugfahrwerks, dient.
An zueinander beweglichen Teilen werden an Fahrwerken von Kraftfahrzeugen in vielen Fällen Kugelgelenke eingesetzt. Derartige Kugelgelenke bestehen aus einem Kugelzapfen, dessen Kugel in einer Gelenkschale beziehungsweise einem Gelenkgehäuse in einer Vielzahl von Richtungen beweglich ist. Bei dem entsprechenden Kugelzapfen handelt es um ein zumindest annähernd axialsymmetrisches Teil, welches aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen Zapfen besteht, an dessen einem Ende die zur Aufnahme in dem Gelenkgehäuse vorgesehene Kugel ausgebildet ist. Das der Kugel gegenüberliegende Ende des Zapfens ist im Allgemeinen mit einem Gewinde versehen, welches durch eine dafür vorgesehene Öffnung eines Fahrwerkteils, beispielsweise eines Radträgers, geführt und mittels einer Mutter an diesem Fahrwerksteil verschraubt wird. Bei modernen Kraftfahrzeugen ist es bekannt, mittels geeigneter Sensoren die Auslenkung des Kugelzapfens in dem Gelenkgehäuse zu erfassen. Dies dient beispielsweise zur Erfassung der Ausrichtung eines Lenkers einer Fahrwerksachse und/oder zur Erfassung der Neigung des Fahrzeugaufbaus. Auf der Grundlage der Erfassung dieser Lageparameter werden zum Beispiel Servomotoren für die automatische Höheneinstellung der Scheinwerfer und/oder für ein adaptives Kurvenlicht betätigt.
Um entsprechende Auslenkwinkel erfassen zu können, ist es erforderlich, dass für die Elemente des Sensors, bei denen es sich um mindestens ein Geberelement und mindestens ein Bezugselement handelt, als Bezugsbasis für die Messung eine Nulllage definiert wird. Das heißt, die den Sensor ausbildenden Elemente, welche einerseits an dem Kugelzapfen und andererseits an einem Fahrwerksteil angeordnet sind, müssen in einer bestimmten Lage zueinander positioniert werden, welche eine Nullposition für die Messung darstellt.
Aus der DE 197 48 117 Al ist ein Kugelzapfen eines Kugelgelenks bekannt, welcher in einem mittleren Abschnitt des Zapfens eine ovale Querschnittsfläche aufweist. In Verbindung mit einem an einem Fahrwerksteil zur Durchführung und Befestigung des Kugelzapfens vorgesehenen Langloch beziehungsweise elliptischen Durchbruch dient die in der Schrift beschriebene Gestaltung des Kugelzapfens zur Ausbildung einer Verdrehsicherung. Hiermit soll erreicht werden, dass sich der Zapfen beim Festschrauben oder Lösen der zu seiner Befestigung dienenden Mutter nicht in dem entsprechenden Durchbruch des Fahrwerkteils verdreht. Durch das Verhindern des Verdrehens des Zapfens in der Durchführung ist es möglich, die Mutter festzuziehen oder zu lösen, ohne dass hierzu der Gegenpart, nämlich der Kugelzapfen, mit einem Werkzeug festgehalten werden muss. Allerdings wird hierdurch eine eindeutige Positionierung des Kugelzapfens zum Zwecke der Festlegung einer Nullposition für einen Sensor insoweit nicht erreicht, als der elliptische Teil des Kugelzapfens in dem zu seiner Durchführung vorgesehenen Langloch zumindest in zwei unterschiedlichen, um 180° zueinander versetzten Positionen angeordnet werden kann. Zudem ist es fertigungstechnisch aufwändiger, in dem zur Durchführung des Zapfens vorgesehenen Teil des Fahrwerks anstelle eines Rundlochs ein Langloch auszubilden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Festlegung einer definierten Nulllage und zur Positionierung eines die Auslenkungen an einem Kugelgelenk erfassenden Sensors bereitzustellen. Vorzugsweise soll die entsprechende Anordnung zudem so ausgebildet sein, dass sie fertigungstechnisch einfach zu realisieren ist.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Die Anordnung zur Festlegung einer Nulllage für die Messung der Auslenkbewegungen eines Kugelgelenks, welches Teile eines mechanischen Systems, vorzugsweise Teile eines Kraftfahrzeugfahrwerks, miteinander verbindet, besteht aus einem starr mit einem ersten Teil des Systems verbundenen Gelenkgehäuse des Kugelgelenks, einem starr mit einem zweiten Teil des Systems verbunden Kugelzapfen und aus einem die Auslenkbewegungen des Kugelzapfens in dem Gelenkgehäuse erfassenden Sensor mit mindestens zwei zueinander komplementären Sensorelementen. Dabei ist eines der vorgenannten Sensorelemente an dem Kugelzapfen und eines an einem bezüglich des Gelenkgehäuses unbeweglichen Teil des mit dem Kugelgelenk ausgestatteten Systems angeordnet. Der Kugelzapfen bewegt sich mit einer an seinem einen axialen Ende angeordneten Gelenkkugel in dem Gelenkgehäuse des in bekannter Weise ausgebildeten Kugelgelenks und ist mit seinem der Gelenkkugel gegenüberliegenden axialen Ende an einem Montageauge des mit ihm verbundenen Teils lösbar befestigt. Das zuvor genannte axiale Ende des Kugelzapfens durchragt dabei das seiner Befestigung dienende Montageauge.
Erfindungsgemäß ist die Mantelfläche des ansonsten einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Kugelzapfens in einem axialen Bereich abgeflacht, wobei dieser abgeflachte Bereich in einen Formschluss gebracht ist mit einer korrespondierend ausgebildeten Innenkontur des Montageauges oder eines scheibenförmigen Elements. Im letztgenannten Fall, bei dem der abgeflachte Bereich des Kugelzapfens mit der korrespondierend ausgebildeten Innenkontur eines scheibenförmigen Elements in Eingriff gebracht ist, liegt das betreffende scheibenförmige Element an dem Montageauge an und ist seinerseits durch einen Formschluss seiner äußeren Kontur an dem mit dem Kugelzapfen verbundenen Teil bezüglich der Umfangsπchtung des Kugelzapfens in vorbestimmter Lage fixiert. Der an dem Kugelzapfen erfindungsgemäß ausgebildete abgeflachte axiale Bereich ist vorzugsweise dadurch realisiert, dass der Kugelzapfen in diesem Bereich einen geradlinigen Umfangsabschnitt aufweist. Wie bereits ausgeführt, kann der abgeflachte Bereich des Kugelzapfens je nach Ausbildungsform der Erfindung unmittelbar mit dem Montageauge des mit dem Kugelzapfen zu verbindenden Teils oder aber mit einem zusätzlich vorgesehenen scheibenförmigen Element in einen Formschluss gebracht sein. Im Hinblick darauf, dass die Ausbildung eines unrunden, das heißt vorzugsweise einen geradlinigen Abschnitt an seiner Innenkontur aufweisenden Montageauges fertigungstechnisch vergleichsweise aufwendig ist, wird jedoch der zweiten Variante der Vorzug zu geben sein. Bei einer entsprechend gestalteten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist der Kugelzapfen an seinem der Gelenkkugel abgewandten Ende ein Gewinde auf, über welches er mit Hilfe einer Mutter an dem Montageauge des mit ihm zu verbindenden Teils auf dessen der Gelenkkugel abgewandten Seite verschraubt ist. Dabei ist auf dieser Seite des in diesem Falle kreisrunden Montageauges eine Senkung mit einer radial nach außen verlaufenden Nut ausgebildet. In die Senkung ist eine zwischen dem Montageauge und einer Mutter zur Verschraubung des Kugelzapfens angeordnete Unterlegscheibe mit einer korrespondierend zur abgeflachten Umfangskontur des Kugelzapfens ausgebildeten Innenkontur eingefügt. Die vorgenannte Unterlegscheibe weist an ihrer Umfangskontur eine Nase auf, welche in die bei dieser Ausbildungsform an der Senkung des Montageauges ausgebildete radial nach außen gerichtete Nut eingreift. Hierdurch ist einerseits der Kugelzapfen in einen Formschluss mit der Innenkontur der Unterlegscheibe gebracht, während andererseits die Außenkontur der Unterlegscheibe mit dem starr mit dem Kugelzapfen verbundenen Teil, beispielsweise dem Radträger einer Fahrzeugachse, in einen Formschluss gebracht ist.
Durch diesen doppelten Formschluss kann der Kugelzapfen bei seiner Befestigung am Montageauge weder für sich um seine Längsachse herum bewegt werden, noch eine solche Bewegung gemeinsam mit der Unterlegscheibe vollziehen. Die an der Senkung des Montageauges ausgebildete Nut und die in sie eingreifende Nase der Unterlegscheibe sind selbstverständlich an definierter Position angeordnet. Dabei ist die definierte Position der an der Außenkontur ausgebildeten Nase durch deren im Verhältnis zu dem geradlinigen Abschnitt der Innenkontur der Unterlegscheibe feste Lage gegeben. Aufgrund der dadurch bezüglich der Umfangsπchtung festen Position dieses geradlinigen Abschnitts und der mit diesem Konturabschnitt korrespondierenden Abflachung des Kugelzapfens wird auch der Kugelzapfen bei seiner Befestigung am Montageauge in einer bezüglich der Umfangsπchtung festgelegten Lage fixiert. Da eines der Sensorelemente an dem Kugelzapfen angeordnet ist, ist hierdurch gleichzeitig eine Referenzposition für die Messung der Auslenkbewegungen des Kugelgelenks und der an ihm befestigten Teile des entsprechenden mechanischen Systems, beispielsweise des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, gegeben .
Entsprechend einer möglichen Ausbildungsform der Erfindung ist der zur Messung der Auslenkbewegung dienende Sensor mittels mindestens eines magnetoresistiven Elements realisiert. Vorzugsweise wird der Sensor jedoch durch einen Permanentmagnet und mindestens ein Hall-Element ausgebildet. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Erfindung ist der Permanentmagnet in der Gelenkkugel an deren freien Pol angeordnet, während diesem Pol gegenüberliegend an dem mit dem Gelenkgehäuse starr verbundenen Teil mindestens ein Hall-Element angeordnet ist. Durch die Auswertung der an dem mindestens einen Hall-Element bei der Bewegung des Kugelzapfens erzeugten Hall-Spannung sind Richtungen und Winkel der Auslenkbewegungen des Kugelzapfens in dem Gelenkgehäuse bestimmbar. Vorzugsweise ist der Sensor mit einem tπaxialen Hall-Element oder mehreren Hall-Elementen ausgebildet. Ferner sind vorzugsweise der Pol der Gelenkkugel und der an ihr angeordnete Permanentmagnet zum Schutz vor Verschmutzungen mit einem Deckel aus einem nichtmagnetischen Material abgedeckt .
Details der erfindungsgemäßen Anordnung sollen nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1: eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Schnittdarstellung,
Fig. 2a: den Kugelzapfen der Anordnung gemäß Fig. 1, Fig. 2b: den Kugelzapfen nach Fig. 2a in einem entlang der Linie A-A geführten Längsschnitt, Fig. 2c den Kugelzapfen nach Fig. 2a in einem entlang der Linie B-B geführten Schnitt, Fig. 3: die zur Befestigung des Kugelzapfens bei der Anordnung nach der Fig. 1 verwendete Unterlegscheibe, Fig. 4a: ein vergrößertes Detail der Anordnung mit einer Draufsicht auf die Stirnseite des Kugelzapfens, Fig. 4b: einen Ausschnitt des Details gemäß Fig. 4a mit einem entlang der Linie A-A geführten Schnitt
Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Schnittdarstellung. Diese ist beispielsweise als Bestandteil des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs ausgebildet, bei welchem ein Querlenker des Fahrwerks über ein Kugelgelenk 1, 2, 3 an einem Radträger gelagert ist. Die Anordnung besteht aus der in dem in dem Teil 10, das heißt dem Querlenker des mit dem Kugelgelenk ausgestatteten Systems beziehungsweise Fahrwerks angeordneten, mit ihm starr verbundenen Lagerschale 1 und dem in grundsätzlich bekannter Weise ausgebildeten Kugelzapfen 2, 3, welcher mit seinem der Lagerschale beziehungsweise der mit dieser in Eingriff gebrachten Gelenkkugel abgewandten Seite an einem zweiten Teil 11 des Systems, beispielsweise an einem Radträger, unter Verwendung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Unterlegscheibe 7 verschraubt ist. Hierbei durchragt der Kugelzapfen 2, 3 ein an dem Radträger ausgebildetes, mittels eines Stahleinsatzes realisiertes Montageauge 5. An dem freien Pol 17 der an einem axialen Ende des Kugelzapfens 2, 3 ausgebildeten Gelenkkugel 3 ist, als Teil des Sensors 8, 9 ein Permanentmagnet 8 angeordnet. Zu dem Sensor 8, 9 gehört ferner ein durch vorzugsweise mehrere (nicht näher dargestellte) Hall- Elemente 9 gebildetes Sensormodul. Dieses ist in dem bezüglich des Gelenkgehäuses 1 unbeweglichen beziehungsweise in dem das Gelenkgehäuse 1 aufnehmenden Teil 10 des Fahrwerks angeordnet. Durch die Verdrehung des Kugelzapfens 2, 3 beziehungsweise der an ihm ausgebildeten Gelenkkugel 3 in dem Gelenkgehäuse 1 weist der an der Gelenkkugel 3 angeordnete Permanentmagnet 8 jeweils unterschiedliche Positionen gegenüber den in starrer Anordnung zu dem Gelenkgehäuse 1 befindlichen Hall-Elementen des Sensormoduls auf. Hierdurch werden jeweils unterschiedliche Hall- Spannungen in den Hall-Elementen 9 erzeugt, durch deren Auswertung die relative Lage des an dem Kugelzapfen 2, 3 angeordneten Sensorteils, das heißt des Permanentmagneten 8, gegenüber den Hall-Elementen 9 und damit die Richtung und Winkel der jeweiligen Auslenkbewegungen des Kugelgelenks 2, 3 bestimmbar sind. Die Gelenkkugel 3 und der an ihr angeordnete Permanentmagnet 8 sind zum Schutz vor Verschmutzungen durch einen Verschlussdeckel 18 aus einem nichtmagnetischen Material abgedeckt. Das Kugelgelenk 1, 2, 3 ist durch einen mittels Spannringen 20, 21 an dem Kugelzapfen befestigten Dichtungsbalg 22 vor Verschmutzungen geschützt.
Die zur Verschraubung des Kugelzapfens 2, 3 gemeinsam mit der Mutter 13 verwendete Unterlegscheibe 7 weist erfindungsgemäß an ihrer äußeren Kontur eine Nase 15 auf. Die Unterlegscheibe 7 ist in einer an dem Montageauge 5 ausgebildeten Senkung 14 zwischen der Mutter 13 und dem Montageauge 5 angeordnet und dabei mit ihrer Nase 15 mit einer an dem Montageauge 5 beziehungsweise der Senkung 14 radial nach außen geführten Nut 16 in Eingriff gebracht. Hierdurch ist die Unterlegscheibe 7 bezüglich der Umfangsπchtung u des Kugelzapfens 2, 3 in einer definierten Lage und aufgrund des mit der Nut 16 gegebenen Formschlusses bezüglich der Umfangsπchtung u unbeweglich angeordnet.
Die Fig. 2a bis 2c zeigen nochmals den Kugelzapfen 2, 3 der Anordnung gemäß Fig. 1 in verschiedenen Ansichten. Die Fig. 2a zeigt den Kugelzapfen 2, 3 mit der an seinem einen axialen Ende ausgebildeten Gelenkkugel 3 mit deren Pol 17 in einer räumlichen Darstellung. In der den Kugelzapfen 2, 3 nochmals in einem Längsschnitt entlang der Linie A-A zeigenden Fig. 2b ist erkennbar, dass das durch das Montageauge 5 zu führende axiale Ende 4 des Kugelzapfens 2, 3 eine Abflachung aufweist. Hierzu ist, wie aus der den Kugelzapfen 2, 3 in einem Schnitt entlang der Linie B-B zeigenden Fig. 2c erkennbar, in dem entsprechenden abgeflachten Bereich 6 jeweils ein geradliniger Umfangsabschnitt 12 an der ansonsten kreisrunden Querschnittsfläche des Kugelzapfens 2, 3 ausgebildet. Der abgeflachte Bereich 6 wird, nachdem er durch das Montageauge 5 geführt ist, bei der Verschraubung an dem Radträger 11 mit der korrespondierenden Innenkontur der zwischen der zur Verschraubung verwendeten Mutter 13 und dem Montageauge 5 anzuordnenden Unterlegscheibe 7 in Eingriff gebracht.
Die Ausbildung der entsprechenden Unterlegscheibe 7 ist nochmals in der Fig. 3 verdeutlicht. Hier ist ersichtlich, dass an der ansonsten ebenfalls kreisrunden Innenkontur der Unterlegscheibe ein geradliniger, mit dem abgeflachten Bereich 6 des Kugelzapfens 2, 3 korrespondierender Umfangsabschnitt 19 ausgebildet ist. Auf Höhe dieses geradlinigen Umfangsabschnitts 19 der Innenkontur ist an der Außenkontur eine radial nach außen aufragende Nase 15 ausgebildet, welche mit der in der Senkung 14 des Montageauges 5 an dem Radträger 11 ausgebildeten Nut 16 in Eingriff zu bringen ist.
Die Fig. 4a zeig ein vergrößertes Detail der zuvor dargestellten Anordnung in einer Draufsicht auf die Stirnseite des der Gelenkkugel 3 gegenüberliegenden Endes des Kugelzapfens 2, 3. Besser zu erkennen sind hier die Teile der mit der Mutter 13 (im Beispiel eine Flanschmutter) und der Unterlegscheibe 7 realisierten Verschraubung und insbesondere die Senkung 14 an dem Montageauge 5 sowie die sich im Bereich der Senkung 14 radial nach außen erstreckende Nut 16, in welche die Nase 15 der Unterlegscheibe 7 eingreift. Die Fig. 4b zeigt nochmals einen Ausschnitt des Details gemäß Fig. 4a in einem entlang der Linie A-A geführten Schnitt. Bezugszeichenliste
Lagerschale , 3 Kugelzapfen
Gelenkkugel axiales Ende
Montageauge abgeflachter Bereich scheibenförmiges Element, Unterlegscheibe
Sensorelement, zum Beispiel (Dauer-) Magnet
Sensorelement, zum Beispiel Hall-Element (e)0, 11 Teil 2 Umfangsabschnitt 3 Mutter 4 Senkung 5 Nase 6 Nut 7 Pol 8 Verschlussdeckel 9 Umfangsabschnitt 0, 21 Spannring 2 Dichtungsbalg

Claims

Nulllagenpositionierung für SensorPatentansprüche
1. Anordnung mit einem Sensor (8, 9) zur Festlegung einer Nulllage für die Messung der Auslenkbewegungen eines Teile eines mechanischen Systems miteinander verbindenden Kugelgelenks (1, 2, 3), bestehend aus einem starr mit einem ersten Teil (10) des Systems verbundenen Gelenkgehäuse (1), einem starr mit einem zweiten Teil (11) des Systems verbundenen und sich mit einer an seinem einen axialen Ende angeordneten Gelenkkugel (3) in dem Gelenkgehäuse (1) bewegenden Kugelzapfen (2, 3) und dem die Auslenkbewegungen erfassenden, mittels der Anordnung positionierten Sensor (8, 9) mit mindestens zwei zueinander komplementären Sensorelementen, von denen eines an dem Kugelzapfen (2, 3) und eines an einem bezüglich des Gelenkgehäuses (1) unbeweglichen Teil des mit dem Kugelgelenk (1, 2, 3) ausgestatteten Systems angeordnet ist, wobei der Kugelzapfen (2, 3) mit seinem der Gelenkkugel (3) gegenüberliegenden axialen Ende (4) ein Montageauge (5) des lösbar mit ihm verbundenen Teils durchragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des ansonsten einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Kugelzapfens (2, 3) in einem axialen Bereich (6) abgeflacht ist, wobei dieser abgeflachte Bereich (6) in einen Formschluss gebracht ist mit einer korrespondierend ausgebildeten Innenkontur des Montageauges (5) oder eines scheibenförmigen Elements (7), welches an dem Montageauge (5) anliegt und seinerseits durch einen Formschluss seiner äußeren Kontur an dem mit dem Kugelzapfen (2, 3) verbundenen Teil bezüglich der Umfangsπchtung (u) des Kugelzapfens (2, 3) in vorbestimmter Lage fixiert ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelzapfen (2) in dem abgeflachten axialen Bereich (6) einen geradlinigen Umfangsabschmtt (12) aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelzapfen (2, 3) an seinem der Gelenkkugel (3) abgewandten Ende
(4) ein Gewinde aufweist, über welches er mit Hilfe einer Mutter (13) an dem Montageauge (5) des Teils (11) auf dessen der Gelenkkugel (3) abgewandten Seite verschraubt ist, wobei auf dieser Seite des kreisrunden Montageauges (5) eine Senkung (14) mit einer radial nach außen verlaufenden Nut (16) ausgebildet ist und in die Senkung (4) eine zwischen dem Montageauge (5) und der Mutter (13) angeordnete Unterlegscheibe (7) mit einer korrespondieren zur abgeflachten Umfangskontur des Kugelzapfens (2, 3) ausgebildeten Innenkontur eingefügt ist, welche mit einer an ihrer Umfangskontur ausgebildeten Nase (15) in die an der Senkung (14) ausgebildete Nut (16) eingreift.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8, 9) mittels mindestens eins magnetoresistiven Elementes realisiert ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8, 9) durch mindestens ein Hall-Element (9) und einen Magnet (8) gebildet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (8) an dem freien Pol (17) der Gelenkkugel (3) und das mindestens eine Hall-Element (9), dem Pol (17) der Gelenkkugel
(1) gegenüberliegend, an dem mit dem Gelenkgehäuse (1) verbundenen Teil (10) angeordnet sind, wobei durch die Auswertung der bei der Auslenkung des Kugelzapfens (2, 3) in dem Gelenkgehäuse (1) an dem mindestens einem Hall-Element (9) erzeugten Hall-Spannung Richtungen und Winkel der Auslenkbewegungen bestimmbar sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass der Pol (17) der Gelenkkugel (3) mit dem daran angeordneten Permanentmagneten (8) durch einen Verschlussdeckel (18) abgedeckt ist.
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