[發明專利]帶有傳感器裝置的球窩關節、負荷測量方法及磨損測量方法

無效

• 申請號: 200680023638.0
• 申請日: 2006-06-26
• 公開（公告）號: CN101213100A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: J·斯普拉特;M·克蘭克;P·霍夫曼
• 申請（專利權）人: ZF腓特烈港股份公司
• 主分類號: B60G17/019
• 分類號: B60G17/019;F16C11/06;G01L5/00;G01L5/16;G01L5/22;G01M13/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曹若;趙辛

1.例如用于汽車車軸系統的球窩關節，該球窩關節包括關節殼體(3)，在該關節殼體的內部空間內設有球窩(2)，其中，球軸頸的球頭(1)可滑動地容納在該球窩(2)內，該球窩關節此外還具有用于測量力或負荷的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器裝置是由放置在球窩區域內的傳感器排列(4)構成，該傳感器排列包括至少兩個壓力或力傳感器(6)，這些傳感器用于測量作用于關節球頭(1)和球窩(2)之間的力或接觸壓力。

2.如權利要求1所述的球窩關節，其特征在于，所述傳感器裝置是由放置在球窩區域內的傳感器排列(4)構成，該傳感器排列包括三個壓力或力傳感器(6)，這些傳感器用于測量作用于關節球頭(1)與球窩(2)之間的力或接觸壓力，其中，所述傳感器(6)基本上布置在假想的與關節球頭(1)同心的傳感器球面上，使得由所述傳感器(6)張成的平面不通過傳感器球面的中心。

3.如權利要求1所述的球窩關節，其特征在于，所述傳感器排列(4)包括八個傳感器(6)，這些傳感器布置在傳感器球面的至少兩個不同的大圓上。

4.如權利要求3所述的球窩關節，其特征在于，所述八個傳感器(6)布置在假想的內接于傳感器球面的方柱的頂點上，其中，該方柱的豎軸與球軸頸的縱軸線重合。

5.如權利要求1至4中任一項所述的球窩關節，其特征在于，所述傳感器是應變片。

6.如權利要求1至4中任一項所述的球窩關節，其特征在于，所述傳感器是壓電式傳感器。

7.如權利要求1至4中任一項所述的球窩關節，其特征在于，所述傳感器(6)是電容式傳感器。

8.如權利要求7所述的球窩關節，其特征在于，所述電容式傳感器(6)包括設置在球窩(2)上或設置在球窩(2)外側上的電極，其中，對置電極是由關節球頭(1)構成。

9.如權利要求7所述的球窩關節，其特征在于，所述電容式傳感器(6)包括兩個串聯的電容器，這兩個電容器是與零電勢的關節球頭(1)一起由兩個在球窩(2)上或在球窩(1)的外側上相鄰布置的電極構成。

10.球窩關節的負荷測量方法，其中，該球窩關節具有權利要求1至9中任一項所述的特征，該方法包括下列方法步驟：

a)確定傳感器(6)的力或壓力測量信號；

b)由傳感器(6)的測量信號計算局部的壓力或力；和

c)形成由局部的壓力或力合成的力矢量(F_3D)。

11.如權利要求10所述的負荷測量方法，其特征在于，在所述方法步驟c)中，計算球窩(2)與關節球頭(1)之間的預應力。

12.如權利要求11所述的負荷測量方法，其特征在于，所述的球窩(2)與關節球頭(1)之間的預應力的計算是通過將相對布置的傳感器(6)的信號進行疊加而進行。

13.在球窩關節上的磨損測量方法，該球窩關節具有放置在球窩(2)區域內的傳感器排列(4)，該傳感器排列包括至少一個壓力或力傳感器(6)，該傳感器用于測量作用于關節球頭(1)和球窩(2)之間的力或接觸壓力，該方法包括下列方法步驟：

a)檢查是否存在如下條件中的一個或多個：“不受力或力恒定”，“球軸頸與關節殼體確定的相對位置”或者“運動停止狀態”；

b)確定傳感器排列(4)的力或壓力測量信號；

c)由測量信號計算磨損值；

d)將磨損值與最大值進行比較，并在超過最大值時發出警告。

14.如權利要求13所述的磨損測量方法，其特征在于，所述傳感器排列包括偶數個壓力或力傳感器(6)，這些傳感器分別相互成對地相對布置在關節球頭(1)的直徑所在直線上，其中，在所述方法步驟c)中的磨損值計算是通過將相對布置的傳感器(6)的力或壓力測量信號進行疊加而進行。