JP2007508495A - 自動車用のボールジョイント - Google Patents

Abstract

自動車用のボールジョイントであって、スタッド２とジョイントボール１とを有するボールスタッド３と、センサとが設けられていて、このボールスタッド３がジョイントボール１でもって回転可能にかつ旋回可能に、ケーシング５に設けられた中空部４に配置されていて、かつケーシング５からスタッド開口部６を通って外側へ延びている。前記センサが、中空部４に接続されている湿度センサ１２である。

Description

本発明は、自動車用のボールジョイントであって、スタッドとジョイントボールとを有しているボールスタッドと、センサとを備えていて、このボールスタッドがジョイントボールでもって、ケーシング内に設けられた中空部に回転可能にかつ旋回可能に配置されていて、さらにスタッドがケーシングからスタッグ開口部を通って外側へ延びているものに関する。

このような形式のボールジョイントは、ドイツ連邦共和国特許公開第１０１６１６７１号明細書に基づき公知である。この場合、磁界センサが閉鎖エレメントに配置されていて、この閉鎖エレメントがケーシング内に設けられた取付け開口部を閉鎖する。この場合に磁界センサはケーシング内に配置されていて、かつ保護エレメントによって完全に保護されている。

自動車用のボールジョイントはしばし次のような欠点を有している。すなわち、たとえば欠陥のあるシールに基づいて、湿気がボールジョイントの内部に侵入し、その結果、ボールジョイントのジョイントボールのボール表面が腐食する。このような腐食により、ジョイントの働きにひどい損傷がもたらされ、それどころか極端な場合、ジョイントの破壊が生じる。つまり、自動車用のボールジョイントはシャーシの領域においても使われていて、したがって安全性にかかわる構成部分を成しており、初期段階の腐食を早期に検知することが重要である。

このような背景技術から出発して、本発明の課題は、自動車用のボールジョイントを改善し、このボールジョイントにおいて腐食の発生の可能性が早期に検知されうるようにすることである。

この課題を解決した本発明によれば、ボールジョイントは請求項１記載の特徴を有しているようにした。有利な構成が従属請求項に記載されている。

本発明による、自動車用のボールジョイントは、スタッドとジョイントボールとを備えたボールスタッドと、センサとを有していて、このボールスタッドがジョイントボールでもって、ケーシングに設けられた中空部内に回転可能にかつ旋回可能に配置されている。このボールスタッドはケーシングからスタッド開口部を通って外側へ延びている。前記センサは、中空部に接続している、すなわち中空部内の雰囲気を感知する湿度センサである。

本発明によるボールジョイントによって、ボールジョイントの内部への湿気の侵入を極めて早期に検知することができる。このことはたとえばボールジョイントの開発段階において、すべてのシール個所の迅速でかつ効果的な最適化を達成するために、重要である。欠陥のあるシール個所は、たとえばシールベローにまたはケーシングカバーに生じうる。しかし本発明によるボールジョイントは、開発段階においてだけではなく大量生産時においても従来のボールジョイントに比べて利点を有している。なぜなら、腐食によってボールジョイントの支持特性が損なわれる前に、シール個所の損傷がすでに早期に認知されうるからである。これによって自動車の安全性はかなり高められる。さらにボールジョイントを修理する際の費用が節約されうる。それというのはいずれにせよ、シールベローが損なわれているだけではもはやボールジョイント全体を交換する必要はないからである。湿気の侵入ひいては腐食の危険の早期の検知によって、ジョイントボールの表面がまだ腐食していない場合、たとえば欠陥のあるシールベローの交換だけで十分である。もっとも、ボールジョイントへの湿気の侵入の早期の検知時には、ジョイントボールが腐食されていないことが通常であり、これによって材料費が節約されうるだけでなく、取付け費用もわずかになりうる。

センサは、ケーシングに設けられた開口を介して中空部と接続することがでる。この場合、前記センサはケーシングの外側に配置されていてよい。しかし有利には、湿度センサはケーシングの壁に接してまたはケーシング内に固定されていて、特に中空部に配置されている。つまりボールジョイントは、ケーシングの領域の、スタッド開口部と反対の側において、ケーシングカバーによって閉鎖された取付け開口部を自由に使うことができ、有利には湿度センサはケーシングの領域の、スタッド開口部と反対の側に配置されている。これによって湿度センサの簡単な取付けが可能になり、この場合に湿度センサはそれどころかケーシングカバーにより保持されうる。

第１の選択的な構成により、ボールジョイント内の湿気は、センサを取り囲んでいる空気の空気湿度に基づき測定される。この場合に湿気は少なくとも中空部の一部分を貫流し、かつ／または中空部内にある潤滑剤に接触するかもしくは相互作用する。この空気内で計測された空気湿度は、ボールジョイントの内部に侵入した全湿気の尺度である。この場合には、むろんこの空気は大気中の空気と混ざらないのがよい。

ケーシングの中空部に潤滑剤が設けられている場合には、空気が妨げられずにセンサに到達できるように、湿度センサは空気湿度の計測のために潤滑剤から隔離されていなければならない。このために湿度センサと中空部との間に複数の貫通開口を備えた保護壁が配置されていてよく、有利には、これらの貫通開口は保護壁の中央の壁領域の周囲に配置されている。この場合にセンサは中央の壁領域の、中空部と反対の側に配置されていてよく、もしくは中央の壁領域によって中空部に対して隔離されていてよい。さらに空気は貫通開口を通って流通でき、かつ湿度センサと、中空部に配置された潤滑剤とに相互作用することができる。

湿度センサは、２つの電極を有することができ、この２つの電極の間に電気的な観点から感湿性の誘電体が配置されている。特に、湿度センサは容量性の湿度センサとして形成されている。この場合、感湿性の誘電体が２つの電極の間のギャップに配置されていて、この感湿性の誘電体は湿気を受容することができる。誘電体によって受容された湿気の量は、誘電体に接する周囲の湿気の比率に関係している。この場合、湿度センサの容量は、誘電体によって受容された湿気の量に関係して変化する。これにより湿度センサの容量の計測に基づき、誘電体によって受容された湿気の量は決定可能である。誘電体にとって吸湿性の層が適していることがわかった。この場合には、ポリアミドか酸化アルミニウムが誘電体にとって有利な材料であり、特に、この有利な材料はシートの形で形成されていてよい。

潤滑剤がボールジョイントの中空部に充填されていると、誘電体が潤滑剤の一部分によって形成されていてもよい。この場合、湿度センサの容量は潤滑剤によって受容された湿気の量に関係して変化する。有利には、この場合にセンサはボールジョイントの領域に配置されていて、この領域ではボールジョイントの稼動中に、潤滑剤の頻繁な運動が行われ、その結果、一方では電極の間のギャップは完全に潤滑剤で満たされ、他方では電極の間にある潤滑剤は、この運動によってギャップの外側にある潤滑剤と交換されうる。したがって、電極の間にある潤滑剤の測定された湿分濃度は、ギャップの外側に設けられた潤滑剤の湿分濃度を表し、ひいてはボールジョイントの中空部に侵入した湿気の量を表している。

電極は曲げられて、たとえば曲げられた金属プレートの形で形成されていてよい。この場合、電極の間に誘電体で満たされたギャップが設けられている。特に、まっすぐなまたは曲げられた電極を基板に密着して取り付けることが可能になる。この場合、電気メッキによって基板に被着された層もしくは基板に塗布された導電性のラッカが電極に適している。ケーシング内のジョイントボールが、ボールシェルを介在して配置されている場合には、ジョイントボールは電極のための基板であってよい。しかし、基板がセンサ構成群のケーシングによって形成され、もしくは電極がセンサ構成群のケーシングに配置されていることも可能である。この場合にセンサ構成群は、ほんらいの湿度センサのほかに少なくとも１つのケーシング、有利にはさらに電子式の回路をも有している構成を意味している。この回路は、たとえば温度補正もしくはセンサによって測定された信号のための線形化を実施することができる。

しかし、前述の２つの電極を有する湿度センサは、電極の間に配置された感湿性の材料の電気的な導電性の測定のためにも使用されうる。この感湿性の材料の導電性は、感湿性の材料によって受容された湿気の量に関係して変化する。これによって、電極の間に配置された材質の測定可能な導電性は、ボールジョイントの中空部に侵入した湿気の量の算定のための適切な値である。実際の誘電体は通常は電気的な導電性も有するので、先に述べた誘電体は感湿性の材料の代わりにも用いられる。

以下に、本発明の有利な実施例を図面につき説明する。

実施例
図１には、本発明によるボールジョイントの第１の実施例の断面図が示されていて、ジョイントボール１とスタッド２とを有するボールスタッド３が、回転可能にかつ旋回可能にボールジョイントケーシング５内の中空部４に支承されている。ボールスタッド３のスタッド２は、ケーシング５から外側へ、ケーシング５内に設けられたスタッド開口部６から延びている。この場合にスタッド開口部６は弾性的なシールベロー７によって湿気の侵入から保護されている。ケーシング５はスタッド２と反対の側に取付け開口部８を有していて、この取付け開口部８に保護壁９が配置されている。この場合に保護壁９は突出部１０に当接していて、この突出部１０はケーシング５の内壁１１に形成されている。中空部４は潤滑剤によって満たされていて、その結果、ケーシング５内でのジョイントボール１の滑り特性が改善され、かつジョイントボール１は腐食を十分に防止されている。保護壁９の、ジョイントボール１と反対の側に湿度センサ１２が配置されていて、この湿度センサ１２は２つの電極とその間の吸湿性の層とを有する空気湿度センサとして形成されている。この場合に湿度センサ１２は、ケーシング５に固定されているカバー１３によって、所望しない外部の影響から、たとえば大気中の空気の阻止されない侵入から保護されている。

図２には、保護壁９および湿度センサ１２を上から見た図が示されていて、この湿度センサ１２は保護壁９の中央の壁領域１４に接して配置されているかまたは保護壁９の中央の壁領域１４の上に配置されている。この中央の壁領域１４の周囲に複数の貫通開口１５が保護壁９内に配置されていて、これらの貫通開口１５は空気の、中空部４から湿度センサ１２を取り囲む領域への流過およびその逆の方向の流過を可能にしており、その結果、空気は湿度センサ１２と中空部４との間を自由に流通することができる。

貫通開口１５は中央の壁領域１４から保護壁９の側壁１６まで延びている。この場合に隣接する２つの貫通開口１５の間を条片状区分１７がそれぞれ延びていて、この条片状区分１７は中央の壁領域１４を側壁１６に結合している。貫通開口１５と同様に条片状区分１７も中央の壁領域１４の周囲に配置されていて、この中央の壁領域１４は空気湿度センサとして形成された湿度センサ１２を、潤滑剤との接触から保護している。

図３には、本発明によるボールジョイントの第２の実施例の断面図が示されている。この場合に同じまたは類似の特徴が、第１の実施例と同じ符号で示されている。この実施例により湿度センサ１２は、曲げられた金属プレート対として形成されていて、この金属プレート対はボールジョイントの中心縦軸線１８を出発点として両側で中空部４に曲げ込まれている。

図４には、図３の湿度センサ１２の拡大図が示されていて、そして図５には、図３の湿度センサ１２の断面図が示されている。この場合に金属プレート対を形成する金属プレート１９と２０との間にギャップ２１が設けられている。潤滑剤が中空部４に注入されている。この場合、ギャップ２１も潤滑剤によって完全に満たされている。湿度センサ１２のこのような構成配置によって、ジョイントボール１の運動時に中空部４とギャップ２１との間の潤滑剤の交換が行われる。これによって、ギャップ２１内にある潤滑剤の湿分濃度は、中空部４内の潤滑剤の湿分濃度を表している。

図６には、本発明による第３の実施例の概略的な断面図が示されている。この場合、同一かまたは類似の特徴が、前記の実施例と同じ符号で示されている。この実施例によって、ジョイントボール１はボールシェル２５を介在して、ケーシング５の中空部４に支承されている。この場合には、湿度センサ１２の電極は電気メッキの層または導電性のラッカによってボールシェル２５に接して形成されている。この実施例でも、中空部４内に潤滑剤が充填されていて、この潤滑剤は電極の間に形成されたギャップを完全に満たしている。

図７には、前記の実施例において使用された湿度センサを用いたセンサ構成群が示されている。このセンサ構成群においては、湿度センサ１２はセンサ構成群ケーシング２７および電子式の回路２６と一緒に１つの構成ユニットを形成する。この回路２６はセンサ構成群ケーシング２７の内部に配置されていて、湿度センサ１２によって得られた情報の評価のために使われる。この場合に湿度センサ１２はセンサ構成群ケーシング２７の外側の面に固定されている。

図８には、使用可能な湿度センサ１２の断面図が示されている。この場合、図５とは異なり、両方の電極１９と２０との間のギャップ２１に供給された感湿性の材料２８もしくは誘電体が示されていて、この感湿性の材料２８もしくは誘電体は、実施例に応じて吸湿性の層から、たとえばポリアミドもしくは酸化アルミニウムまたは潤滑剤から構成されることができる。

図９には、本発明によるボールジョイントの第４の実施例の概略的な断面図が示されている。この場合、同一かまたは類似の構成が、前記の実施例と同じ符号で示されている。この実施例により、センサ構成群ケーシング２７を有するセンサ構成群がボールシェル２５に挿入されている。この場合には、湿度センサ１２はセンサ構成群ケーシング２７の、ジョイントボール１に向いた側に配置されている。さらにこの図によると中空部４内に充填された潤滑剤２９が点線で示されていて、この潤滑剤２９は湿度センサ１２の電極の間に存在するギャップも完全に満たす。

すべての実施例において潤滑剤を中空部４内に設けることができるが、図面を見やすくする理由から図１、図２、図３および図６には、潤滑剤の図示は省略された。

図１、図３、図６および図９によると、湿度センサ１２は複数の電気配線２２に接続されていて、これらの電気配線２２は電子式の評価ユニット２３に接続されている。この電子の式評価ユニット２３は図１によればボールジョイントの内側に配置されていて、図３、図６および図９によればボールジョイントの外側に配置されている。この電子式評価ユニット２３は図１と図３とによれば、さらに信号発信器２４に接続されていて、この信号発信器２４は自動車の車室の内部に配置されており、かつ運転手に中空部４に侵入した湿気の量が許容の湿気量限界値を超えたかどうかを知らせる。湿度センサ１２によって測定された中空部４内の湿気の量は、電子式の情報として評価ユニット２３に設けられたメモリに記録されることも可能である。このメモリは自動車の整備時に読み取り可能である。この場合には、図６および図９に図示されているように、信号発信器２４は省略される。

本発明によるボールジョイントの第１の実施例の概略的な断面図である。 図１による保護壁とセンサとを上から見た図である。 本発明によるボールジョイントの第２の実施例の概略的な断面図である。 図３に図示された湿度センサの拡大図である。 図４による湿度センサの断面図である。 本発明によるボールジョイントの第３の実施例の概略的な断面図である。 センサ構成群の概略図である。 誘電体を有する湿度センサの断面図である。 本発明によるボールジョイントの第４の実施例の概略的な断面図である。

符号の説明

１ ジョイントボール、 ２ スタッド、 ３ ボールスタッド、 ４ 中空部、 ５ ケーシング、 ６ スタッド開口部、 ７ 弾性的なシールベロー、 ８ 取付け開口部、 ９ 保護壁、 １０ 突出部、 １１ 内側壁、 １２ 湿度センサ、 １３ カバー、 １４ 中央の壁領域、 １５ 貫通開口、 １６ 側壁、 １７ 条片状区分、 １８ 中心縦軸線、 １９，２０ 金属プレート／電極、 ２１ ギャップ、 ２２ 電気配線、 ２３ 電子式の評価ユニット、 ２４ 信号発信器、 ２５ ボールシェル、 ２６ 電子式の回路、 ２７ センサケーシング、 ２８ 感湿性の材料／誘電体、 ２９ 潤滑剤

Claims (16)

1. 自動車用のボールジョイントであって、スタッド（２）とジョイントボール（１）とを有するボールスタッド（３）と、センサとが設けられていて、前記ボールスタッド（３）がジョイントボール（１）でもって、ケーシング（５）内に設けられた中空部（４）に回転可能にかつ旋回可能に配置されていて、さらにケーシング（５）からスタッド開口部（６）を通って外側へ延びている形式のものにおいて、センサが、中空部（４）に接続している湿度センサ（１２）であることを特徴とする、自動車用のボールジョイント。
2. 湿度センサ（１２）が、ケーシング（５）内にまたはケーシング（５）に接して固定されている、請求項１記載のボールジョイント。
3. 湿度センサ（１２）が、中空部（４）内に配置されている、請求項１または２記載のボールジョイント。
4. 湿度センサ（１２）が、ケーシング（５）の、スタッグ開口部（６）と反対の側の領域に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
5. 複数の貫通開口（１５）を備えた保護壁（９）が、湿度センサ（１２）と中空部（４）との間に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のボールジョイント。
6. 貫通開口（１５）が、中央の壁領域（１４）の周囲に配列されている、請求項５記載のボールジョイント。
7. 湿度センサ（１２）が、２つの電極（１９，２０）を有していて、該電極（１９，２０）の間に電気的な観点から感湿性の材料（２８）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のボールジョイント。
8. 感湿性の材料（２８）が、感湿性の誘電体である、請求項７記載のボールジョイント。
9. 感湿性の材料（２８）が、吸湿性の層によって形成されている、請求項７または８記載のボールジョイント。
10. 感湿性の材料（２８）が、ポリアミドシートまたは酸化アルミニウムから成っている、請求項７から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
11. 潤滑剤（２９）が、中空部（４）に充填されていて、感湿性の材料（２８）が、前記潤滑剤（２９）の少なくとも一部分から形成されている、請求項７から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
12. 電極（１９，２０）が、曲げられた金属プレートとして形成されている、請求項７から１１までのいずれか１項記載のボールジョイント。
13. 電極（１９，２０）が、電気メッキの層または導電性のラッカによって形成されている、請求項７から１２までのいずれか１項記載のボールジョイント。
14. ジョイントボール（１）が、ボールシェル（２５）を介在してケーシング（５）に配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
15. 湿度センサ（１２）が、ボールシェル（２５）に設けられている、請求項１４記載のボールジョイント。
16. 湿度センサ（１２）が、センサ構成群ケーシング（２７）に配置されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のボールジョイント。

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