JP2007517169A - ボールスリーブジョイント - Google Patents

Abstract

自動車に用いられるボールスリーブジョイントであって、ハウジング（１）と、該ハウジング（１）から両側に突出して延びかつ貫通孔（８）と軸受け範囲（４）とを有するボールスリーブ（５）とが設けられており、該ボールスリーブ（５）の軸受け範囲（４）がハウジング（１）内に支承されていて、該ボールスリーブ（５）とハウジング（１）とによって、互いに相対的に回転可能でかつ旋回可能な２つのジョイント部分が形成されている形式のものにおいて、両ジョイント部分のうちの一方のジョイント部分にセンサ（１３）が配置されており、該センサ（１３）が、他方のジョイント部分に配置された信号発生器（２）と相互作用しており、前記センサ（１３）も前記信号発生器（２）も、前記貫通孔（８）とハウジング（１）との間に配置されている。

Description

本発明は、自動車に用いられるボールスリーブジョイント（Kugelhuelsengelenk）であって、ハウジングと、該ハウジングから両側に突出して延びかつ貫通孔と軸受け範囲とを有するボールスリーブとが設けられており、該ボールスリーブの軸受け範囲がハウジング内に支承されていて、該ボールスリーブとハウジングとによって、互いに相対的に回転可能でかつ旋回可能な２つのジョイント部分が形成されている形式のものに関する。

このような形式のボールスリーブジョイントは公知先行技術に基づき知られている。たとえばドイツ連邦共和国特許第１００２３６０２号明細書には、ジョイントハウジングと、球面状に形成された軸受け面を備えたボールスリーブと、この軸受け面を取り囲む、ジョイントハウジングに設けられた切欠き内に収容された軸受けシェルとを備えたボールスリーブジョイントが開示されている。この場合、ボールスリーブは貫通孔を備えていて、両側でハウジングから突出して延びている。

最近の車両、たとえばガス放電ランプ（たとえばキセノンヘッドライト）を備えた車両やレベリング調節装置（車高調節装置）を備えた車両においては、車両のサスペンションの伸縮（Einfederung）がセンサの伸縮角度を介して規則的に検出される。このセンサは車高センサとも呼ばれる。このセンサは別個の構成アッセンブリとしてホイールハウス内に取り付けられて、ロッドを介してリンクに結合されている。このような方式において不都合となるのは、付加的な構成部分が必要とされることである。これらの付加的な構成部分は第１に多くの構成スペースを必要とし、第２に飛石衝突により極めて損傷し易い。第３に、組付け手間が極めて大きく、向き調節ステップが必要となる。

このことに基づき、近年では、公知の形の車高センサを、一般に自動車のシャーシで使用されるボールジョイントに組み込まれたセンサによって代えようとする傾向がある。

欧州特許出願公開第０６１７２６０号明細書に基づき、ハウジングに結合されたボールソケットと、スタッドに結合されたボールヘッドとを備えたボールジョイントが公知である。ボールヘッドはハウジング内に回転可能に支承されている。このボールヘッド内には永久磁石が配置されており、この永久磁石にはハウジング内に配置された磁気フィーラが対峙して位置している。永久磁石の磁気双極子はボールスタッドの長手方向軸線に対して直角に向けられており、この場合、ボールジョイントを環境影響に対して保護するためにベローズが設けられている。ボールソケット内でのボールヘッドの回転により、永久磁石も一緒に回転させられるので、磁界に敏感な感磁界性のフィーラに関して磁界が変化し、位置信号が形成される。付加的に発生する空間的な運動は相応する評価の際に制御目的のために利用され得る。

ドイツ連邦共和国特許第１０１１０７３８号明細書に基づき、ハウジング区分と、ピン区分とボール区分とを有するボールピンとを備えたボールジョイントが公知である。このボールピンのボール区分はハウジング区分に設けられた収容部内に回転・旋回可能に支承されている。ボール区分には、ボール区分の中心点に対して半径方向の向きで永久磁石が配置されており、この場合、前記収容部には感磁界性のセンサ素子が組み込まれている。ボール区分の回転運動に永久磁石はセンサ素子に対して相対的に運動するので、前記収容部内でのボール区分の相対的な回転位置を検出することができる。

しかし、ボールジョイントに組み込まれたセンサ/磁石装置はボールスリーブジョイントには転用不可能である。なぜならば、ボールスリーブジョイントのハウジングはジョイントスタッドとは反対の側の底面またはセンサを取り付けることのできるハウジングカバーを有しないからである。さらに、ジョイントボールにおいて磁石が取り付けられている個所には、ボールスリーブの場合、貫通孔を備えたフランジ範囲が続いているので、ジョイントボールに磁石が取り付けられると、貫通孔を遮断してしまうことになる。

しかし、ボールスリーブジョイントは乗用車のシャーシにおいてますます多く使用されるようになっているので、本発明の根底を成す課題は、このような公知先行技術から出発して、ハウジングに対して相対的なボールハウジングの旋回および/または回転を検出することのできるボールスリーブジョイントを提供することである。

この課題は本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するボールスリーブジョイントより解決される。請求項２以下には、本発明の有利な改良形が記載されている。

自動車に用いられる本発明によるボールスリーブジョイントはハウジングと、該ハウジングから両側に突出して延びかつ貫通孔と軸受け範囲とを有するボールスリーブとを有しており、このボールスリーブの軸受け範囲は、該ボールスリーブとハウジングとによって、互いに相対的に回転可能でかつ旋回可能な２つのジョイント部分が形成されるようにハウジング内に支承されている。この場合、両ジョイント部分のうちの一方のジョイント部分にはセンサが配置されており、このセンサは他方のジョイント部分に配置された信号発生器と相互作用関係にあり、そしてセンサも信号発生器も、前記貫通孔とハウジングもしくはハウジング壁との間に配置されている。

センサと信号発生器とは一緒になって１つの角度測定装置を形成している。この角度測定装置を用いて、ハウジングに対するボールスリーブの旋回および/または回転を測定することができる。したがって、自動車における開制御・閉制御目的のために使用され得る角度測定装置が組み込まれたボールスリーブジョイントを提供することができる。ボールスリーブジョイントへの角度測定装置の組込みは、特にセンサと信号発生器とをハウジングの長手方向軸線もしくは変位されていない状態のボールスリーブの長手方向軸線に関して半径方向に配置することにより可能となる。

センサがハウジングに固定されていて、信号発生器がボールスリーブに固定されていてもよいが、しかし、センサがボールスリーブ内に、特に軸受け範囲内に配置されていて、信号発生器がハウジングに固定されていると有利である。このことには、一般にセンサよりも大きく寸法設定されている信号発生器を、貫通孔を設けたことにより比較的薄くなっているボールスリーブに組み込まなくて済むという利点がある。

センサのためには、特に外乱に対する安定性に基づき磁界センサが適していることが判った。この場合、信号発生器は磁石として形成されている。この磁石は電磁石または永久磁石であってよい。特に永久磁石は電気的な線路または給電部を必要としないので、簡単に組み付けることができる。さらに磁石は環状もしくは円筒状に形成されていて、ボールスリーブを特に軸受け範囲で取り囲んでいてよい。このような磁石は、たとえば磁気的なポールホイール（磁極車）によって形成することができる。ポールホイールでは、半径方向で互いに逆向きに向けられた磁極性を有する複数の範囲が、円筒体軸線を巡る磁石の外周面で交番している。磁界センサのためには、磁気抵抗型のセンサを使用することができる。この磁気抵抗型のセンサは特に磁石とセンサと間の角度変化を検出するために適している。

ボールスリーブは直接にハウジング内に支承されていてよいが、しかし、ハウジング内軸受けシェルが設けられていて、この軸受けシェル内にボールスリーブのジョイント範囲が支承されていると有利である。これにより、軸受けシェルのための適当な材料選択によりジョイントの摩擦特性を改善することができる。軸受けシェルは磁石とボールスリーブとの間に配置されていてよく、この場合、軸受けシェルは特に非磁性材料から形成されているので、磁石により生ぜしめられた磁界は軸受けシェルによって弱められず、ボールスリーブ内に配置されたセンサを十分に通流することができる。

磁石とセンサとの間の相互作用は、磁石が、たとえば強磁性材料から成るハウジングの内壁に直接に接触して配置されていることによっても高められ得る。

ボールスリーブはワンピースに形成されていてよいが、しかし、ボールスリーブが、内側のインナスリーブと、該インナスリーブに対して同心的に配置された外側のアウタスリーブとから成っていると有利である。この場合には、アウタスリーブをジョイントの所望の摩擦特性に適合させることができる。それに対して、インナスリーブは軸方向の力を受け止めるために設計される。アウタスリーブの肉厚さは小さく形成されていてよい。さらに、アウタスリーブは非切削加工による変形加工法により、特にハイドロフォーミング成形部分として製造されていてよいので、ジョイント範囲の表面の切削加工を不要にすることができる。

インナスリーブとアウタスリーブとは摩擦接続的に互いに結合されていてよいが、しかし、アウタスリーブが軸方向でインナスリーブに形状接続的に、つまり係合に基づいた嵌合により、位置固定されていると有利である。これにより、アウタスリーブとインナスリ―ブとが互いに異なる熱膨張特性を有していた場合でも、インナスリーブに対して相対的なアウタスリーブの軸方向のずれを確実に阻止することができる。インナスリーブはワンピースに形成されていてよいが、しかし組付けを容易にするためには、インナスリーブがツーピースに、つまり２つの部分から形成されていると有利である。この場合、第１のインナスリーブ部分を一方の側から、第２のインナスリーブ部分を他方の側から、それぞれアウタスリーブ内に押し込むことができる。

ボールスリーブの軸受け範囲では、インナスリーブとアウタスリーブとの間に中空室が形成されていてよい。この中空室内に前記センサが配置されている。この場合には、センサは外部の影響に対して良好に保護されている。センサとして磁界センサが使用される場合、アウタスリーブが、磁石により生ぜしめられた磁界をできるだけ僅かにしか弱めない非磁性材料から成っていると有利である。

インナスリーブとアウタスリーブとの間には、センサのコンタクティングのための電気的な線路を敷設することができる。この場合、線路案内を容易にするために、インナスリーブに軸方向溝が形成されていてよい。特にボールスリーブの一方の端部でインナスリーブとアウタスリーブとの間の範囲から導出されるこれらの線路は、導体プレートもしくはプリント配線板に配置された導体路として設計されていてもよい。この場合、プリント配線板は前記軸方向溝内に導入される。さらに、電気的な線路がインナスリーブとアウタスリーブとの間の範囲から導出されている方のボールスリーブ端部には、センサのコンタクティングのための装置もしくは第２のハウジングが配置されていてよい。この装置には、コネクタが組み込まれていてよく、この場合、この装置はコネクタハウジングとして形成されていると有利である。

本発明によるボールジョイントが、たとえば自動車の走行機構もしくはシャーシで使用される場合、この角度測定装置をとりわけレベル調節またはヘッドライト追従調整のために使用することができる。

以下に、本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、本発明によるボールスリーブジョイントの１実施例を示す断面図であり、
図２は、図１のＡ−Ａ´線に沿った磁石の断面図であり、
図３は、図１のＡ−Ａ´線に沿ったプリント配線板の断面図である。

図１には、本発明によるボールスリーブジョイントの１実施例が示されている。このボールスリーブジョイントはハウジング１を有しており、このハウジング１内には、磁石２と軸受けシェル３とが配置されている。軸受けシェル３内には、ハウジング１から両側に突出して延びる、軸受け範囲４を有するボールスリーブ５が設けられており、このボールスリーブ５の軸受け範囲４は軸受けシェル３内に回転・旋回可能に支承されている。ボールスリーブ５は２つの部分から成る内側のインナスリーブ６と、外側のアウタスリーブ７とから構成されており、アウタスリーブ７がボール状の軸受け範囲４を有している。それに対して、貫通孔８を備えたインナスリーブ６の両部分６ａ，６ｂはボールスリーブ５の両端範囲もしくはフランジ範囲５ａ，５ｂを有している。

インナスリーブ６の両部分６ａ，６ｂはハウジング１の外部で外面にそれぞれ隆起部もしくは凸部９と凹部１０とを備えている。凹部１０内には、アウタスリーブ７の内面に設けられた凸部１１が係合しており、凸部９はアウタスリーブ７の内面に設けられた凹部１２内に係合しているので、アウタスリーブ７は軸方向で見てインナスリーブ６に形状接続的に、つまり嵌合に基づいた係合により、位置固定されている。

特にハイドロフォーミング成形部分として形成されたアウタスリーブ７と、インナスリーブ６との間では、軸受け範囲４に中空室４ａが設けられている。この中空室４ａ内には、特に磁気抵抗型のセンサとして形成された磁界センサ１３が配置されている。この磁界センサ１３は磁石２により生ぜしめられた磁界と相互作用する関係にある。磁界センサ１３は複数の電気的な線路１４（図３参照）に接続されている。これらの電気的な線路１４はプリント配線板１５に延びており、このプリント配線板１５はインナスリーブ６の外面に加工成形された軸方向溝１６内に配置されている。この軸方向溝１６はボ―ルスリーブ５の長手方向軸線１７に対して平行に延在していて、中空室４ａから進出して一方の端範囲５ａにまで延びている。この端範囲５ａには、コンタクト面１９を備えたコネクタハウジング１８が固定されている。コンタクト面１９はコネクタハウジング１８内に組み込まれたプリント配線板１８ａを介して電気的な線路１４に接続されているので、磁界センサ１３はコネクタハウジング１８内のコンタクト面１９を介してコンタクトされ得る。

ハウジング１は環状に形成されていて、特に強磁性の鋼から成っている。この場合、ハウジング１の内壁には、円筒状に形成された磁石２の外壁が接触している。磁石２内には、環状の軸受けシェル３が配置されており、この場合、磁石２と軸受けシェル３とはハウジング１内で２つの閉鎖リング２０の間に保持されている。これらの閉鎖リング２０はそれぞれハウジング１の内壁に設けられた溝２１内に係合している。この溝２１は各ハウジング縁部を折り曲げることによって形成され得る。閉鎖リング２０とアウタスリーブ７の端範囲との間には、それぞれ１つのシールベローズ２２が配置されている。このシールベローズ２２は緊締リング２３，２４を介してアウタスリーブ７もしくは閉鎖リング２０に保持されている。

図２には、図１のＡ−Ａ´線に沿った円筒状の磁石２の断面図が示されている。磁石２はポールホイール（磁極車）として形成されている。このポールホイールは半径方向で磁化された複数の範囲２５を有しており、この場合、それぞれ矢印２６により示した磁化方向は隣接し合う２つの範囲２５毎に半径方向で見て互いに逆向きに設定されている。

図３には、図１のＡ−Ａ´線に沿ったプリント配線板１５の断面図が示されている。このプリント配線板１５の内部には電気的な線路１４が延びており、これらの電気的な線路１４の表面は絶縁されている。

軸受けシェル３は非磁性のプラスチックから形成されていると有利であり、アウタスリーブ７は非磁性の金属から形成されていると有利である。これにより、磁石２により生ぜしめられた磁界は磁界センサ１３の範囲において軸受けシェル３とアウタスリーブ７とによってできるだけ僅かにしか弱められなくなる。

本発明によるボールスリーブジョイントの１実施例を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ´線に沿った磁石の断面図である。 図１のＡ−Ａ´線に沿ったプリント配線板の断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 磁石
３ 軸受けシェル
４ 軸受け範囲
４ａ 中空室
５ ボールスリーブ
５ａ，５ｂ ボールスリーブの端範囲もしくはフランジ範囲
６ インナスリーブ
６ａ，６ｂ インナスリーブの部分
７ アウタスリーブ
８ 貫通孔
９ インナスリーブに設けられた凸部
１０ インナスリーブに設けられた凹部
１１ アウタスリーブに設けられた凸部
１２ アウタスリーブに設けられた凹部
１３ センサ
１４ 電気的な線路
１５ プリント配線板
１６ 軸方向溝
１７ ボールスリーブの長手方向軸線
１８ コネクタハウジング
１８ａ コネクタハウジング内に組み込まれたプリント配線板
１９ コンタクト面
２０ 閉鎖リング
２１ ハウジングに設けられた溝
２２ シールベローズ
２３，２４ 緊締リング
２５ 磁石の半径方向で磁化された範囲
２６ 各範囲の磁化方向を表す矢印

Claims (19)

1. 自動車に用いられるボールスリーブジョイントであって、ハウジング（１）と、該ハウジング（１）から両側に突出して延びかつ貫通孔（８）と軸受け範囲（４）とを有するボールスリーブ（５）とが設けられており、該ボールスリーブ（５）の軸受け範囲（４）がハウジング（１）内に支承されていて、該ボールスリーブ（５）とハウジング（１）とによって、互いに相対的に回転可能でかつ旋回可能な２つのジョイント部分が形成されている形式のものにおいて、
   −両ジョイント部分のうちの一方のジョイント部分にセンサ（１３）が配置されており、該センサ（１３）が、他方のジョイント部分に配置された信号発生器（２）と相互作用しており、
   −前記センサ（１３）も前記信号発生器（２）も、前記貫通孔（８）とハウジング（１）との間に配置されている
   ことを特徴とするボールスリーブジョイント。
2. 前記センサ（１３）がボールスリーブ（５）内に配置されており、前記信号発生器（２）がハウジング（１）内に配置されている、請求項１記載のボールスリーブジョイント。
3. 前記センサ（１３）がボールスリーブ（５）の軸受け範囲（４）内に配置されている、請求項１または２記載のボールスリーブジョイント。
4. 前記信号発生器（２）が磁石であり、前記センサ（１３）が、感磁界性のセンサである、請求項１から３までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
5. 前記センサ（１３）が磁気抵抗型のセンサである、請求項４記載のボールスリーブジョイント。
6. 前記信号発生器（２）が環状に形成されている、請求項４または５記載のボールスリーブジョイント。
7. 前記信号発生器（２）とボールスリーブ（５）の軸受け範囲（４）との間に、非磁性材料から成る軸受けシェル（３）が配置されている、請求項４から６までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
8. 前記信号発生器（２）が、強磁性材料から成るハウジング（１）の内壁に接触している、請求項４から７までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
9. ボールスリーブ（５）が、内側のインナスリーブ（６）と、該インナスリーブ（６）に対して同心的に配置された外側のアウタスリーブ（７）とを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
10. アウタスリーブ（７）が、軸方向でインナスリーブ（６）に形状接続的に位置固定されている、請求項９記載のボールスリーブジョイント。
11. インナスリーブ（６）が２つの部分から形成されている、請求項９または１０記載のボールスリーブジョイント。
12. ボールスリーブ（５）の軸受け範囲（４）でインナスリーブ（６）とアウタスリーブ（７）との間に中空室（４ａ）が形成されており、該中空室（４ａ）内に前記センサ（１３）が配置されている、請求項９から１１までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
13. インナスリーブ（６）とアウタスリーブ（７）との間に、前記センサ（１３）に接続された電気的な線路（１４）が敷設されている、請求項９から１２までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
14. インナスリーブ（６）の表面に軸方向溝（１６）が設けられており、該軸方向溝（１６）内に、前記センサ（１３）に接続された電気的な線路（１４）が延びている、請求項１３記載のボールスリーブジョイント。
15. 電気的な線路（１４）が、前記軸方向溝（１６）内に配置されたプリント配線板（１５）に設けられた導体路として形成されている、請求項１４記載のボールスリーブジョイント。
16. 電気的な線路（１４）が、ボールスリーブ（５）の一方の端範囲（５ａ）でインナスリーブ（６）とアウタスリーブ（７）との間の範囲から導出されている、請求項１３から１５までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
17. 電気的な線路（１４）がインナスリーブ（６）とアウタスリーブ（７）との間の範囲から導出されている方の、ボールスリーブ（５）の端範囲（５ａ）に、前記センサ（１３）のコンタクティングのための第２のハウジング（１８）が配置されている、請求項１６記載のボールスリーブジョイント。
18. アウタスリーブが、変形加工法によって非切削式に製造されている、請求項９から１７までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
19. アウタスリーブがハイドロフォーミング成形部分である、請求項１８記載のボールスリーブジョイント。

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