本发明专利技术涉及一种集成有角度传感器的万向球接头，尤其用作汽车底盘里的汽车水平传感器。万向球接头具有万向球接头壳体（１）、设置于万向球接头壳体（１）里的球面轴颈（２）、布置在球面轴颈（２）的球形活节（３）上的两极的场发送器（４）和至少一个布置在万向球接头壳体（１）上的磁场方向传感器，该磁场方向传感器与由场发送器（４）所产生的磁场相互作用，其中两极的磁场发送器（４）的只是一个极布置在球表面上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种集成有角度传感器的万向球接头，尤其用作汽车底盘里的汽车水平传感器。将万向球接头作为在汽车底盘里的汽车水平传感器用于无接触地和连续地测量汽车车身的位置变化，其中万向球接头壳体和球面轴颈设置于汽车底盘和车轮悬架之间，这已经由EP 617 260 A1公开了。在该专利文献中建议利用由汽车水平传感器所获得的信息用于照明距离调节和/或用于汽车水平调整。万向球接头具有一个布置在球面轴颈的球节活节上的两极的场发送器和一个布置在场发送器的影响范围内的万向球接头壳体上的具有磁阻效应的传感器。传感器此处应尽可能准确地通过探测场检测球形轴颈的位置或者说该位置的变化，其中场发送器相对于传感器的位置以及因此在传感器位置处的磁场在变化。为此建议使传感器和场传感器相互对置地布置在球形活节和万向球接头壳体里，以便使所产生的测量信号反映出汽车车身的实际位置变化，而此时不会被在汽车轴部位里出现的空间运动干扰。但对于这种球面轴颈来说，用一个传感器就精度而言是不会对汽车产生足够的测量结果的，因为传感器只能测量球面轴颈的一个运动方向(自由度)，而另外两个自由度必须通过电子分析处理来确定或者排除。除此之外，为了改善测量精度，还在专利申请DE 101 34 259 A1中建议至少将万向球接头壳体里的两个场发送器相互直径方向地布置在球表面区域内的一个圆形轨道上。因此用场发送器的两个不同的、布置在球表面上的极就可以测定球面轴颈的两个自由度、围绕其中心轴线的摆动和转动。为了在所有三个自由度上测定球面轴颈相对于万向球接头壳体的准确的空间位置建议将三个场发送器在圆形轨道上相隔120°布置。本专利技术的任务是提出一种万向球接头，在这种万向球接头中只应用少量传感器时就可以以高的精度检测到球面轴颈在万向球接头壳体里的偏转。该任务用权利要求1的特征来解决。在从属权利要求中描述了结构方案。因此万向球接头具有一个支承于万向球接头壳体里的球面轴颈、一个布置在球面轴颈的球形活节上的两极的场发送器和至少一个布置在万向球接头壳体上的磁场方向传感器，该传感器与由场发送器产生的场相互作用，其中场发送器只有一个极布置在球表面上。由于场发送器的一个极布置在球表面上，这样就与两个极都布置在该球表面上的布置相反，在磁场方向传感器的检测范围内产生一个射束状磁场。这就允许只用一个传感器就可以准确地测定球面轴颈在摆动轴线上的偏转。由于装入的场发送器而对球头表面的结构的影响是很小的。如果场发送器，例如一个条形磁铁布置在球面轴颈的对称轴线上，那么球面轴颈偏转的测量就不会被在每个偏转位置上球面轴颈围绕其对称轴线的旋转运动影响，因为由于射束状的磁场在每次旋转时在传感器位置上磁场的方向几乎保持相同。这在通过车轮悬架的运动来测定汽车的水平位置时特别有利，因为使测量失真的和由于转向运动引起的球头围绕其对称轴线的旋转运动被排除了。场发送器在球头里可以嵌入一个非磁性材料层里，从而使球形活节可以由金属制成用来传递大的万向传动力。场发送器的位于里面的极与金属的球形活节的磁性耦合改善了在磁场方向传感器的检测范围内磁场的结构。至少两个磁场方向传感器与由磁场发送器所产生的场相互作用并且它们的坐标轴并不相互平行，使用所述至少两个传感器就可检测球面轴颈在每个方向上的偏转。为使装配简单，在一个板上，例如在万向球接头壳体的一个封盖上设置有磁场方向传感器。为了有效地理解球面轴颈的设计使传感器相互成90°角地布置在板上，而该板本身垂直于球面轴颈的中轴线布置。通过这种布置可以只用一个整体量具，即场发送器来测定球面轴颈沿着两个自由度的倾斜。以下根据附图对本专利技术进行详细说明。附图所示为附图说明图1按照本专利技术的万向球接头的一个实施例的局部剖视图；图2在图1中所示的万向球接头的万向球接头壳体里集成的具有两个磁场方向传感器的板；图3按照本专利技术的一个实施例具有相应的场线分布图的球面轴颈的剖视图；图4按照本专利技术的万向球接头的另一个实施例的剖视图。在图1局部剖视图中所示的万向球接头由一个万向球接头壳体1和一个用其球形活节3支承于万向球接头壳体1里的球面轴颈2构成。万向球接头应该作为汽车水平传感器应用在汽车的底盘里，其信号例如可以用来静态或动态调节照明距离和/或汽车水平，其中或者是万向球接头壳体1或者是球面轴颈2与车轮悬架连接，并且球面轴颈2或者万向球接头壳体1与汽车底盘连接。在此，万向球接头在车轮悬架和底盘之间的设置如此进行，即当车身相对于车轮悬架的位置发生改变时该球面轴颈2在万向球接头壳体1里就发生偏转，这种偏转良好描绘出了汽车车身相对于道路的位置改变。为了检测球面轴颈2在球节外壳1里的偏转，在球面轴颈2的球形活节3里放入了一个条形磁铁作为场发送器4，它产生一个磁场，该磁场由一个或多个设置于万向球接头壳体1上的磁场方向传感器5，例如具有磁阻效应的角度传感器来检测。球面轴颈2在万向球接头壳体1里的最大偏转用图1中的角度α来表示。因为一般在球形活节的中间部位里出现最大表面压力，因此将场发送器4装入在球形活节的下部。在图1所示实施例中场发送器在球形活节3里嵌入在一个由非磁性材料制成的环6里，这就允许球形活节3设计成由一种铁磁材料组成。场发送器可以由众所周知的永磁材料，例如由铝镍钴合金500或者钡铁氧体制成。它作为永久磁铁优选用具有高品质因数(BH)max的材料，例如SmCo5，SM2Co17，Nd2Fe14B或类似材料制造。传感器布置在万向球接头壳体1里在一个板7上，例如一个线路板上。图2表示磁场方向传感器5在板7上的布局。此处磁场方向传感器5用其测量坐标轴X，Y相互成90°角定位并布置在板7上的一个平面里。试验表明如果磁场方向传感器5在板7上相邻布置，而板7本身垂直于球面轴颈2的中轴线M，则可以在测量球面轴颈2的偏转时得到好结果。图3表示按照本专利技术的一个实施例在一个具有相应的场线分布图的剖视图里的球面轴颈2。由于场发送器4平行于球面轴颈2的对称轴线布置，而且磁场方向传感器5垂直于场发送器4而布置，因而在传感器的检测范围内出现一种射束状的场线分布图。当球面轴颈2在万向球接头壳体里偏转时场发送器4的位置以及因此场线分布图在磁场方向传感器5的位置上就发生变化。磁场方向传感器5对每个位置或者说球面轴颈2的每次偏转检测出在其位置上场线分布图的相应角度。这就可以只用一个整体量具，即场发送器4来测定球面轴颈2在万向球接头壳体1里沿着两个自由度的偏转。在图3所示的实施例中场发送器4的隔离物6在其侧面部位上延伸。相反，位于球形活节3里的场发送器4的极与铁磁的球形活节3接触。因此如图3所示，得到场线分布图的拉长，这改善了通过磁场方向传感器5对球面轴颈2的偏转的检测。由于场发送器4布置在球面轴颈2的对称轴线上，因此可以消除在测量时由于球面轴颈2围绕其对称轴线的旋转运动所产生的影响，因为由于射束状的磁场，与球面轴颈2的偏转相反，在球面轴颈2旋转时在传感器位置处的磁场方向或者由传感器测得的角度几乎是相同的。如果万向球接头在车轮悬架里被用作为汽车水平传感器的话这样的对于测量来说不希望有的球面轴颈2的旋转运动例如可能在转向运动时出现。有利的是，在一个车轮悬架里使用万向球接头作为汽车水平传感器时使一个磁场方向传感器5的一个测量坐标轴X沿着在车身倾斜的本文档来自技高网...
【技术保护点】
万向球接头，其具有一个万向球接头壳体（１）、一个设置于万向球接头壳体（１）里的球面轴颈（２）、一个布置在球面轴颈（２）的球形活节（３）上的两极的场发送器（４）和至少一个布置在万向球接头壳体（１）上的磁场方向传感器（５），该磁场方向传感器与由场发送器（４）所产生的磁场相互作用，其特征在于，两极的场发送器（４）中只有一个极布置在球表面上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J施普拉特，U洛赖特，
申请(专利权)人：ZF腓特烈港股份公司，申西特克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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