本发明专利技术涉及一种例如用于汽车车轴系统的球窝关节，以及涉及在该球窝关节上的负荷与磨损测量方法。该球窝关节具有大致成环形或锅形的关节壳体（１），在该壳体的大致成圆柱形的内部空间内设有球窝（２）。在该球窝（２）内容纳有球轴颈的球头（３）。此外，该球窝关节还具有用于测量力或负荷的传感器装置。根据本发明专利技术，该球窝关节的特征在于，传感器装置是由放置在球窝（２）的区域内的传感器排列（４）构成，该传感器排列包括至少两个压力或力传感器（６），这些传感器用于测量作用于关节球头（１）与球窝（２）之间的力或接触压力。根据本发明专利技术的球窝关节尽管包含传感器装置，但还是很稳固，并可以以矢量方式确定力或作用于球窝关节的负荷。此外，通过测量测量球窝的预应力，本发明专利技术的方法可以持久地监视球窝关节的运行或磨损状态。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明 本专利技术涉及一种按照权利要求1前序部分的例如用于汽车的车轴系统或车轮悬架的带有传感器装置的球窝关节。此外，本专利技术还涉及一种根据权利要求10的在球窝关节上的负荷测量方法，以及一种根据权利要求13的在球窝关节上的磨损测量方法。 开头所述类型的球窝关节可以例如应用于，但无论如何不是仅仅应用于行走机构或汽车的车轮悬架——例如作为支承接头或导向接头。在这里，这种类型的球窝关节包括传感器装置，借助该传感器装置可以确定或测量在一定范围内作用于球窝关节的力和负荷。 包括用于测量力或负荷的测量装置的这种类型的球窝关节例如应用于汽车，以能够在那可靠地确定实际运行中或者在试运行中的试验台上作用于球窝关节的力或弯曲力矩。在汽车的行走机构区域内的球窝关节上的力的这种测量使得对汽车的行驶动力学状态的推断成为可能。因此，实现了特别是改善了用于如ESP或ABS的行驶安全系统的数据基础。因此，这种类型的球窝关节可以特别是在改善行驶安全方面应用于汽车。 例如，DE 101 07 279 A1公开了一种带有力传感器装置的球窝关节。由该文献公开的球窝关节特别地用于确定或评价作用于汽车的某个构件的力，例如由于来自行走机构的反作用力而在转向横拉杆中存在的轴向力。为此，根据该文献的教导，此外还进行如下设计使在设置在转向拉杆系统的不同构件之间的球窝关节在其轴区域内设有应变片或压电式压力传感器，并且借助这些传感器的信号推断出球窝关节的负荷进而推断出在转向拉杆系统中作用的轴向力。 然而，带有这种设置在轴区域内的应变片或压电式传感器的球窝关节的这种布置的耗费并非不可观。首先，必须在球轴颈上提供相应的安装面，然后例如应变片粘贴在该安装面上。附加地，还必须在球轴颈的内部形成与评价电子装置的电性导线连接，其中，该评价电子装置(在设置在球轴颈上的传感器元件大多与球窝关节分开的情况下)必须附加保护地安装在合适的位置上。这总的导致了这种配有负荷传感器的球窝关节的制造费用高从而昂贵，此外，这样的球窝关节的设置在暴露位置上的暴露的传感装置和导线容易损坏因而有出现故障的危险。 此外，带有力传感器装置的已知球窝关节的用途是受限制的。利用已知的力传感器装置基本上只能确定在某一方向上作用的力。因此，这些带有力传感器装置的已知球窝关节不适合于全面地以矢量方式确定作用于球窝关节或进而作用于连接的构件的力和/或力矩。 而且，在带有力传感器装置的已知球窝关节中，几乎不可能借助力传感器装置(除了球窝关节的实际负荷情况之外)得出其他关于特别是球窝关节本身的状态的消息。由于设在行走机构或者汽车转向机构的区域内的球窝关节是与安全相关的构件，这些构件的故障特别是在行驶过程中可能导致严重的后果，因此特别令人想要的是，能够持久地也给出关于球窝关节的瞬时运行或磨损状态的消息。 关于该背景，本专利技术的任务在于，提出一种带有传感器装置的球窝关节，借助该球窝关节可以克服提到的现有技术的缺点。特别地，该球窝关节应当以价廉且可靠的方式以及以大的结构自由度实现以矢量的方式按照大小和方向来确定力或作用于球窝关节的负荷。此外，也能够给出关于球窝关节的磨损状态的消息，从而即将发生的球窝关节故障可以及时地被诊断出进而被阻止。 该任务是通过具有权利要求1的特征的球窝关节、通过根据权利要求10的在球窝关节上的负荷测量方法以及通过根据权利要求13的在球窝关节上的磨损测量方法得以解决。优选的实施方式是从属权利要求的内容。 首先，本专利技术的球窝关节以本身已知的方式包括关节壳体，该壳体包括大多数情况下大致成圆柱形的内部空间，在该内部空间内又设有球窝关节的球窝。球窝关节的关节球头可滑动运动地容纳在该球窝内。 此外，该球窝关节以同样本身已知的方式还包括用于测量球窝关节的力或负荷的传感器装置。 然而，根据本专利技术，该球窝关节的特征在于，传感器装置是由放置在球窝区域内的传感器排列构成，该传感器排列包括至少两个压力或力传感器。在这里，这些传感器用于测量作用于关节球头与球窝之间的力或接触压力。 因此，首先得到主要的优点，即与现有技术相区别，整个传感器装置受到很好保护地设置在关节壳体之内且牢固地与关节壳体或者与球窝连接。这已经使得本专利技术的球窝关节的结构不仅稳固可靠而且价格低廉。 由于因此不再象在现有技术一样需要以高耗费来分开地安装传感装置和评价电子装置，互相连接的容易损坏的导线穿过中空的球轴颈，相反地，不仅传感装置而且评价电子装置由于本专利技术可以共同地设置在关节壳体内并相互连接。甚至将传感器和评价电子装置布置在一个或同一个共同的柔性条形导体上，这是可以想到的并进行设计。同样，不再需要在球轴颈或在关节球头上进行任何机械方面的改变，而通过这些机械方面的改变可能会影响球窝关节的稳定性。到目前为止与此相关的费用同样也可以取消。 换句话说，按照本专利技术将至少两个压力传感器布置在球窝区域内的意思是至少两个传感器与球头的中心一起张成至少二维的坐标系。以这种方式，借助传感器可以确定至少两个不同的空间方向上的力或压力信号，从这些信号又可以借助合适的矢量叠加，在该至少二维的坐标系中按大小和方向确定瞬时作用于球窝关节的那个合成的矢量力。 最后，由于按照本专利技术的测量原理，除了由外部作用于球窝关节的力之外，附加地还给出了关于球窝关节内部的力的消息。在这里，要特别考虑球窝预应力的检测，其随时间变化而减小的高度可以被考虑作为球窝关节增加的磨损的尺度。 首先，为了实现本专利技术，在这里，球窝关节的至少两个传感器在空间上是如何准确地布置是不重要的，只要它们与球头的中心一起张成至少二维的坐标系。 然而，根据本专利技术一种优选的实施方式，传感器装置是由放置在球窝区域内的传感器排列构成，该传感器排列包括三个压力或力传感器。这些传感器在这里又是用于测量作用于关节球头和球窝之间的力或接触压力。这三个传感器在这里基本上布置在一个假想的与关节球头同心的传感器球面上，使得由这三个传感器张成的平面不通过传感器球面或关节球头的中心。 换句话说，这意味着这三个传感器基本上在一个假想的球形表面上包围关节球头或球窝，其中，这些传感器与球头的中心一起张成三维的坐标系。以这种方式，借助这些传感器可以确定三个不同的空间方向的力或压力信号，从这些信号又可以借助矢量叠加来确定瞬时作用于球窝关节的合成的矢量合力。因此，可以完全地以矢量的方式记录在三维空间中作用于球窝关节的力。 根据本专利技术的另一种优选的实施方式，传感器装置包括八个传感器，这些传感器布置在假想的传感器球面上的至少两个互不相同的大圆上。在这里，这八个传感器优选地布置在假想的内接于传感器球面的方柱，即底面为正方形的长方体的顶点上，其中，方柱的竖轴与球轴颈的纵轴线重合。 换句话说，这意味着关节球头被八个传感器关于球轴颈成对称设置且与关节球头同中心的排列所包围。 在这里，传感器数量的增加首先将会提高测量精度并使不可避免的测量误差最小化。此外，这八个传感器的对称且优选与直角的笛卡尔坐标系相符合的排列使得可以实际上不依赖于作用于球窝关节的负荷的作用方向而获得均匀的测量精度，并且这种排列此外还使得对各个传感器的测量信号的评价以及将这些信号换算成在笛卡儿坐标系中的矢量合成的合力变得容易。 此外，由八个传感器组成的这种排列可以甚至是在很困难的条件下可靠地确定实际本文档来自技高网...
【技术保护点】
例如用于汽车车轴系统的球窝关节，该球窝关节包括关节壳体（３），在该关节壳体的内部空间内设有球窝（２），其中，球轴颈的球头（１）可滑动地容纳在该球窝（２）内，该球窝关节此外还具有用于测量力或负荷的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置是由放置在球窝区域内的传感器排列（４）构成，该传感器排列包括至少两个压力或力传感器（６），这些传感器用于测量作用于关节球头（１）和球窝（２）之间的力或接触压力。
【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斯普拉特，M克兰克，P霍夫曼，
申请(专利权)人：ZF腓特烈港股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。