JP4444921B2 - 玉継ぎ手 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用、殊に自動車のシャシ用の玉継ぎ手であって、ピン用開口部の備えられた玉継ぎ手ケーシング、並びにボール及びピンから成る導電材料製のボールピンを有しており、前記玉継ぎ手ケーシング内に絶縁材料から成る支承シェルを配置してあり、この場合に、前記ボールピンはボールでもって前記支承シェル内に回転可能及び旋回可能に支承されていて、かつピンでもって前記玉継ぎ手ケーシングのピン用開口部を貫いて突出している形式のものに関する。

前記形式の玉継ぎ手は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０００９０５４号明細書に記載してあり、この場合には導電性の材料から成る玉継ぎ手ケーシング及びボールピンは導線を介して評価ユニットに接続されており、該評価ユニットによって支承シェルの過度な摩耗を検出するようになっており、該過度な摩耗は玉継ぎ手のボールと玉継ぎ手ケーシングとの間の直接的な接触を意味している。

ドイツ連邦共和国特許第１９５４６０８４Ｃ１号明細書は、例えば自動車の前輪の懸架のための玉継ぎ手を開示しており、この場合には玉継ぎ手のボールピンのボール（球体部）は支承シェルを介在して支承ケーシング内に配置されている。ボールピン（ボールスタッド）及び支承ケーシング（ソケット）は金属材料から製造されているのに対して、支承シェル（軸受胴）は非導電性のプラスチックから製造されている。摩耗測定のために、ボールピンと支承ケーシングとの間に電圧を印加して、電流の流れを検出するようになっている。

さらに特開昭５６−６９１１号公報には、例えば自動車の操舵装置のためのボールジョイントを開示してあり、この場合にはボールスタッドの球体部は球殻状のシート（支承シェル）を介在してソケット内に配置されている。ソケットは金属性の材料から製造されているのに対して、シートは絶縁性のプラスチックから製造されている。シート内には、銅から成る導電片を埋め込んであり、導電片（電極）はソケットと電気的に接触しており、ソケットは配線によって警報器を介して電源に接続されている。シートが摩耗すると、導電片は、接地されているボールスタッドの球体部と接触するようになり、これによって警報器が作動される。

自動車用の玉継ぎ手（ボールジョイント）には一般的にグリースを使用してあり、該グリースは黒鉛若しくはモリブデンを添加されていて導電性である。さらに、水分を含む汚れが玉継ぎ手内に侵入することもあり、このような汚れは同じく導電性である。これらの物質は、例えば特開昭５６−６９１１号公報により公知のボールジョイントの球体部と導電片又は電極との間に入り込み、そこに電気的な境界抵抗を生ぜしめ、該境界抵抗は導体片と球体部との間の短い間隔に基づき比較的小さい抵抗値である。従って導電片と球体部との間には、シートがまだ導電片と球体部との直接的な接触を許しておらず、即ち摩耗限界に達していないのに、電流が流れてしまうと、摩耗状態の検出の際の測定ミスが発生してしまうことになる。

また他面において水分を含む汚れは、公知の玉継ぎ手の長期間の使用に際して導体片を腐食させてしまうことになり、その結果、摩耗の場合、即ち導体片と球体部とは直接機械的に接触した場合にも、電気的な接触は生ぜず、若しくは極めて小さい。このことも、摩耗状態の検出の際の測定ミスにつながる。

本発明の課題は、前述の公知技術から出発して、冒頭に述べた形式の玉継ぎ手を改善し、測定ミスを避けるようにすることである。

自動車用、殊に自動車のシャシ用の本発明に基づく玉継ぎ手は、ピン用開口部の備えられた玉継ぎ手ケーシングを有しており、該玉継ぎ手ケーシング内に絶縁材料から成る支承シェルが配置されており、かつボール及びピンから成る導電材料製のボールピンを有しており、該ボールピンはボールでもって支承シェル内に回転可能及び旋回可能に支承されていて、かつピンでもって玉継ぎ手ケーシングのピン用開口部を貫いて突出している。支承シェルの壁内で電極はボールピンのボールに対して所定の間隔Δを置いて配置されており、この場合に電極とボールピンのボールとは、支承シェルを介して互いに電気的に絶縁されており、ボールピンのボールと玉継ぎ手ケーシングとの間の壁は、互いに重なり合う少なくとも２つの層から成っており、該層間に電極を配置してある。

電極を支承シェルの２つの層間に配置してあることによって、測定領域ではグリースも汚れも電極と接触することはなく、その結果、公知技術で述べた欠点は本発明に基づく玉継ぎ手によって避けられる。

電極は金属製のシート（箔）として形成されていてよく、該シートは例えば支承シェルの製造時に両方の層の１つに接着される。さらに、電極は導電性の塗料若しくはワニスから形成されていてよく、該塗料若しくはワニスは例えば導電性の粒子若しくは金属粒子を混合されていてよい。

さらに電極は、両方の層のうちの１つの層の化学的若しくは電気的な金属被覆若しくは金属めっきとして形成されていてよく、この場合にはプラスチックの金属被覆若しくは金属めっきに際し銅を用いると有利である。銅から成る金属被覆はさらに、ボールピンのボール側に金又は金合金から成る被覆層（被膜）を備えていてよく、これによって、摩耗の場合にボールピンのボールと電極との間の電気的な移行部は、極めて小さい接触抵抗しか有していない。このような被覆層は導電性の良好な別の材料、例えば銀又は銀合金から形成されていてよい。

電極は、複数の点状の電極として、若しくは広い領域にわたって延びる面状電極として形成され、或いは互いに電気的に接続された複数の個別電極の配置によって形成されていてよく、広い領域の面状電極として若しくは複数の個別電極の配置によって形成してある場合には、支承シェルの大きな領域での摩耗の検出が可能である。点状の電極では摩耗状態は局所的に検出される。

ボールピンの強い変位に際しては、ボールピンは玉継ぎ手ケーシングに電気的に接触することになる。特に電極を玉継ぎ手ケーシングに電気的に接続してある場合には、前記電気的な接触は、摩耗状態を検出したとして評価装置を不都合に作動させてしまうことになる。このような理由から、ボールピンはボールとピンとの間の移行部領域で電気絶縁性の材料から成るカラーによって取り囲まれている。該カラーは電気的な機能のほかに、ボールピンと玉継ぎ手ケーシングとの間の衝突の際の機械的な緩衝部材として機能する。

さらに、ボールピンと玉継ぎ手ケーシングとの間の電気的な接触は、玉継ぎ手ケーシングもボールピンも導電性の構成部分にそれぞれ直接に接続してありかつ該導電性の構成部分を互いに電気的に接続してある場合にも生じる。このような理由から、ボールピンのピンは、少なくともボールとは逆の側の端部領域で電気絶縁性の材料によって環状に取り囲まれており、その結果、ボールピンと該ボールピンに取り付けられた構成部分との間の直接的な電気接触は避けられている。ボールピンを導電性の材料から成るナットによって構成部分に結合してある場合には、構成部分とナットとの間に、絶縁性の材料から成るワッシャーを配置すると有利である。

電極は、支承シェルの壁から外側へ突出していて、玉継ぎ手ケーシングと電気的に直接接触していてよい。しかしながら有利には、玉継ぎ手ケーシングに貫通孔を設けてあり、該貫通孔内を導線が延びていて、電極に接続されており、該導線は玉継ぎ手ケーシングに対しては電気絶縁されている。電極を支承シェルから突出させてない場合には、支承シェルに１つの開口を設けてあり、該開口は支承シェルの外側から電極まで延びている。該開口内を、電極との接触のための導線が案内される。

電極も導線も玉継ぎ手ケーシングに対して電気絶縁してある場合には、玉継ぎ手ケーシング若しくは構成部分に対するボールピンの電気絶縁を省略することができる。

さらに本発明に基づき、玉継ぎ手用の絶縁性のプラスチックから成る支承シェルの製造のための方法は、次の製造過程で、即ち、
支承シェルの第１の層の射出成形、次いで
前記第１の層上への電極の形成、次いで
前記第１の層及び前記電極上への、支承シェルの第２の層の射出成形によって行われるようになっている。

本発明に基づく方法によって支承シェルは、電極を集積した構成部分として得られる。その結果、グリースも汚れも測定領域の電極と直接に接触することはなく、従って公知技術で述べた欠点は本発明に基づく支承シェルによって避けられている。

両方の層は直接に電極に接触していて、かつ射出成形によって互いに素材結合される領域では電極なしに互いに直接に接触している。

電極は金属製のシートとして形成されていてよく、該シートは例えば第１の層に接着される。さらに、電極の形成のために第１の層へ導電性の塗料を塗布することも可能である。

別の実施態様では、電極は第１の層の少なくとも一部分の金属被覆によって、特に化学的な方法若しくは電気めっき法によって形成され、この場合に銅は、他の材料よりも適した電極材料である。

電極は、複数の点状の電極として実施されてよく、若しくは互いに電気的に接続された複数の個別電極の配置によって実施されてよい。有利には電極は、広い領域にわたって延びる面状電極として形成されている。

摩耗の場合の接触抵抗を減少させるために、電極は、支承シェルの第２の層の形成の前に金又は金合金から成る被覆層を備えるようになっている。このような被覆層にとって、導電性の良好な別の材料、例えば銀又は銀合金も用いられ得る。

支承シェルの層のための材料として、電気絶縁性のプラスチック、例えばPOM(Polyoxymethylen ポリオキシメチレン)、PEEK(Polyetheretherketon ポリエーテルエーテルケトン)、若しくはPA(Polyamid ポリアミド)を用い、このようなプラスチックは支承シェルの補強のために追加的に繊維によって強化可能である。

次に、本発明に基づく玉継ぎ手若しくは、本発明に基づく方法によって製造された支承シェルの備えられた玉継ぎ手の使用を摩耗測定に関連して説明する。

摩耗していない状態では、電極はボールピンのボールに対して支承シェルの、電極とボールとの間に配置された層によって電気的に絶縁されている。自動車の運転に際して、ボールと支承シェルとの間には相対運動が生じ、その結果、支承シェルの壁は摩擦及び変形によって次第に薄くなる。これによって、ボールピンのボールは玉継ぎ手ケーシングに対する遊びを増大させ、ひいては玉継ぎ手は使用不能になる。

いま支承シェルの、電極とボールとの間に位置する層が著しく摩耗されて、電極とボールとが互いに電気的に接触すると、該電気的な接触は電気的な評価装置を介して検出される。電気的な評価装置は、摩耗状態若しくは摩耗限界の発生していることに関する情報をドライバーに光学的若しくは音響的に知らせ、若しくは後の読み取りのための記憶装置内に蓄える。

摩耗状態を検出した場合に、玉継ぎ手は大きな損傷を避けるために交換される。

支承シェルの、電極とボールとの間に配置された層の厚さは、玉継ぎ手の支承シェルのすり減りに基づく耐用年数を規定している。電極を支承シェルの、ボールピンのボールの側の表面に近づけて配置すると、電極とボールとの間を電気絶縁すべき層は、相応に薄く、少ない摩耗で摩耗限界に達することになる。

評価装置は、警報ランプを含む簡単な電流回路を有していてよく、この場合にはボールピンと電極との間に電圧を印加するようになっている。電極とボールとの間に電気的な接触が発生すると、警報ランプは、ドライバーに摩耗状態を知らせるために点灯する。摩耗状態に関する情報を評価装置によって記憶装置に蓄える場合には、該情報は例えば所定の時間間隔で行われる保守点検時に読み出されるようになっていてよい。さらに評価装置は、既存の車載コンピュータに接続されていて、若しくは車載コンピュータの一部分を形成していてよい。

本発明に基づく玉継ぎ手を用いることによって、若しくは玉継ぎ手のための本発明に基づく方法によって製造された支承シェルを用いることによって、自動車の継ぎ手摩耗の連続的な監視を可能にし、その結果、走行安全性を高めることができる。さらに本発明に基づく玉継ぎ手は構造が簡単であり、従って既存の車両にも本発明に基づく玉継ぎ手を後から装備することができる。極めて簡単な回路手段を用いてドライバーに摩耗状態に関する情報を与え得ることによって、該装置の構造は簡単であり、その結果、高い信頼性を得ることができる。さらに摩耗状態の監視を安価に実施することができる。

次に本発明を図示の有利な実施例に基づき説明する。図面において、
図１は、本発明に基づく玉継ぎ手の第１の実施例の部分的に破断して示す側面図であり、図２は、本発明に基づく玉継ぎ手の第２の実施例の支承シェルの部分的な断面図である。

図１には、本発明に基づく玉継ぎ手（ボールジョイント）の第１の実施例を部分的に破断して示してあり、この場合に玉継ぎ手ケーシング１内で、ボール２及びピン３から成るボールピン４は支承シェル５に回転可能及び旋回可能に支承されている。玉継ぎ手ケーシング１とボールピン４との間にシールベロー６を配置してあり、シールベローは一方の端部で玉継ぎ手ケーシング１に密に接触しかつ他方の端部でピン３に密に接触していて、玉継ぎ手ケーシング１の内部への汚れや水分の侵入を防止している。このような保護を玉継ぎ手ケーシング１に対するボールピン４の相対的な運動に際しても維持するために、シールベロー６の両方の端部はそれぞれ緊締リング７，８を用いて求心的に締め付けられている。ピン３の、ボール２とは逆の端部区分にねじ９を設けてあり、ねじに構成部材の取り付けのためのナット１０をねじ嵌めてある。さらにボールピン４はボール２とピン３との間の移行領域で電気絶縁材料から成るカラー１１によって取り囲まれている。

支承シェル５は外側の層１２及び内側の層１３を有しており、この場合に電極１４を両方の層間に配置して、該層に直接に接触させてある。電極１４は、玉継ぎ手ケーシング１に設けられた貫通孔１５内を通された第１の導線１６を介して白熱電球（若しくは別の光学式の信号発信器）１７に電気的に接続されており、白熱電球の別の接続部は電圧源の正の極（＋）に接続されている。第１の導線１６も電極１４も電気的に絶縁されている。

ボールピン４はピン３が第２の導線１８を介して電圧源の負極（−）に接続されており、従って電極１４とボールピン４とは電気的な作用に関して内側の層１３の厚さΔだけ互いに分離されている。厚さΔは摩耗の増大に伴って次第に減少するので、厚さΔを介して支承シェル５の最大許容の摩耗を検出することができる。

層１３が摩耗して、ボールピン４と電極１４とが互いに電気的に接触することによって、電流回路は閉じられ、その結果、白熱電球７は光り始める。白熱電球７を自動車の室内に配置してあると、運転者は白熱電球７の発光に気づき、玉軸継ぎ手の支承シェル５の摩耗を認識できる。

図２は、本発明に基づく玉継ぎ手の第２の実施例の支承シェル５の部分断面図である。機能的に同じ同一の構成部分には、第１の実施例の符号と同じ符号を付けてある。第２の実施例の支承シェル５においては電極１４を外側の層１２と内側の層１３との間に固着した状態で配置してあり、この場合には電極１４の一方の端部１９を支承シェル５の下方の部分２０から外側へ導いてある。支承シェル５の上方の部分２１では、両方の層１２，１３は互いに素材結合されている。

電極１４の端部１９は例えば、電極１４と玉継ぎ手ケーシングとの間の直接的な接触、ひいては電気的な接続のために用いられる。この場合には、導線のための貫通孔を玉継ぎ手ケーシングに設ける必要がなくなる。

玉継ぎ手の第１の実施例の部分的に破断して示す側面図 玉継ぎ手の第２の実施例の支承シェルの部分的な断面図

符号の説明

１ 玉継ぎ手ケーシング、 ２ ボール、 ３ ピン、 ４ ボールピン、 ５ 支承シェル、 ６ シールベロー、 ７，８ 緊締リング、 ９ ねじ、 １０ ナット、 １１ カラー、 １２，１３ 層、 １４ 電極、 １５ 貫通孔、 １６ 導線、 １７ 白熱電球、 １８ 導線、 １９ 端部、 ２０，２１ 部分

Claims (17)

1. 自動車用の玉継ぎ手であって、
   ピン用開口部を備える玉継ぎ手ケーシング（１）を有しており、該玉継ぎ手ケーシング内に絶縁材料から成る支承シェル（５）を配置してあり、
   ボール（２）及びピン（３）から成る導電材料製のボールピン（４）を有しており、該ボールピン（４）はボール（２）でもって支承シェル（５）内に回転可能及び旋回可能に支承されていて、かつピン（３）でもって玉継ぎ手ケーシング（１）の前記開口部を貫いて突出しており、ボールピンのボール（２）に対して間隔を置いて支承シェル（５）の壁内に電極（１４）を配置してある形式のものにおいて、
   電極（１４）は支承シェル（５）を介してボールピンのボール（２）に対しても玉継ぎ手ケーシング（１）に対しても電気的に絶縁されており、ボールピンのボール（２）と玉継ぎ手ケーシング（１）との間の壁は、互いに重なり合う少なくとも２つの層（１２，１３）から成っており、該層間に電極（１４）を配置してあり、２つの層（１２，１３）に電極（１４）が完全に取り囲まれていることを特徴とする自動車用の玉継ぎ手。
2. 電極（１４）は金属製のシートとして形成されている請求項１に記載の玉継ぎ手。
3. シートは両方の層のうちの第１の層（１２）に接着されている請求項２に記載の玉継ぎ手。
4. 電極（１４）は導電性の塗料から成っている請求項１に記載の玉継ぎ手。
5. 電極（１４）は両方の層のうちの第１の層（１２）の金属被覆として形成されている請求項１に記載の玉継ぎ手。
6. 金属被覆は銅から成っている請求項５に記載の玉継ぎ手。
7. 金属被覆は、金又は金合金から成る被覆層若しくは銀又は銀合金から成る被覆層を含んでいる請求項５又は６に記載の玉継ぎ手。
8. ボールピン（４）はボール（２）とピン（３）との間の移行部領域で電気絶縁性の材料から成るカラー（１１）によって取り囲まれている請求項１から７のいずれか１項に記載の玉継ぎ手。
9. ボールピンのピン（３）は、少なくともボール（２）とは逆の側の端部領域で電気絶縁性の材料によって環状に取り囲まれている請求項１から８のいずれか１項に記載の玉継ぎ手。
10. 玉継ぎ手ケーシング（１）に貫通孔（１５）を設けてあり、貫通孔は該貫通孔内を延びる導線（１６）を受容しており、導線は電極（１４）に接続されている請求項１から９のいずれか１項に記載玉継ぎ手。
11. 玉継ぎ手用の絶縁性のプラスチックから成る支承シェルの製造のための方法において次の製造過程、即ち、
    支承シェルの第１の層の射出成形、
    前記第１の層上への電極の形成、並びに
    前記第１の層及び前記電極上への、支承シェルの第２の層の射出成形から成っており、
    前記第２の層の射出成形において、前記電極が前記支承シェルを介して前記玉継ぎ手のボールピンのボールに対しても前記玉継ぎ手の玉継ぎ手ケーシングに対しても電気的に絶縁されるように、前記電極を前記第１の層及び第２の層によって完全に取り囲むことを特徴とする、玉継ぎ手用の支承シェルの製造のための方法。
12. 電極として金属製のシートを用いる請求項１１に記載の方法。
13. 電極を第１の層に接着する請求項１２に記載の方法。
14. 電極を第１の層への導電性の塗料の塗布によって形成する請求項１１に記載の方法。
15. 電極を第１の層の少なくとも一部分の金属被覆によって形成する請求項１１に記載の方法。
16. 電極を銅から成形する請求項１５に記載の方法。
17. 電極に、金又は金合金から成る被覆層若しくは銀又は銀合金から成る被覆層を備える請求項１５又は１６に記載の方法。

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