[發(fā)明專利]帶有傳感器裝置的球窩關(guān)節(jié)、負(fù)荷測量方法及磨損測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680023638.0
• 申請日: 2006-06-26
• 公開（公告）號: CN101213100A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·斯普拉特;M·克蘭克;P·霍夫曼
• 申請（專利權(quán)）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

本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分的例如用于汽車的車軸系統(tǒng)或車輪懸架的帶有傳感器裝置的球窩關(guān)節(jié)。此外，本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求10的在球窩關(guān)節(jié)上的負(fù)荷測量方法，以及一種根據(jù)權(quán)利要求13的在球窩關(guān)節(jié)上的磨損測量方法。

開頭所述類型的球窩關(guān)節(jié)可以例如應(yīng)用于，但無論如何不是僅僅應(yīng)用于行走機(jī)構(gòu)或汽車的車輪懸架——例如作為支承接頭或?qū)蚪宇^。在這里，這種類型的球窩關(guān)節(jié)包括傳感器裝置，借助該傳感器裝置可以確定或測量在一定范圍內(nèi)作用于球窩關(guān)節(jié)的力和負(fù)荷。

包括用于測量力或負(fù)荷的測量裝置的這種類型的球窩關(guān)節(jié)例如應(yīng)用于汽車，以能夠在那可靠地確定實(shí)際運(yùn)行中或者在試運(yùn)行中的試驗(yàn)臺上作用于球窩關(guān)節(jié)的力或彎曲力矩。在汽車的行走機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)的球窩關(guān)節(jié)上的力的這種測量使得對汽車的行駛動力學(xué)狀態(tài)的推斷成為可能。因此，實(shí)現(xiàn)了特別是改善了用于如ESP或ABS的行駛安全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，這種類型的球窩關(guān)節(jié)可以特別是在改善行駛安全方面應(yīng)用于汽車。

例如，DE?101?07?279?A1公開了一種帶有力傳感器裝置的球窩關(guān)節(jié)。由該文獻(xiàn)公開的球窩關(guān)節(jié)特別地用于確定或評價作用于汽車的某個構(gòu)件的力，例如由于來自行走機(jī)構(gòu)的反作用力而在轉(zhuǎn)向橫拉桿中存在的軸向力。為此，根據(jù)該文獻(xiàn)的教導(dǎo)，此外還進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：使在設(shè)置在轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)的不同構(gòu)件之間的球窩關(guān)節(jié)在其軸區(qū)域內(nèi)設(shè)有應(yīng)變片或壓電式壓力傳感器，并且借助這些傳感器的信號推斷出球窩關(guān)節(jié)的負(fù)荷進(jìn)而推斷出在轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)中作用的軸向力。

然而，帶有這種設(shè)置在軸區(qū)域內(nèi)的應(yīng)變片或壓電式傳感器的球窩關(guān)節(jié)的這種布置的耗費(fèi)并非不可觀。首先，必須在球軸頸上提供相應(yīng)的安裝面，然后例如應(yīng)變片粘貼在該安裝面上。附加地，還必須在球軸頸的內(nèi)部形成與評價電子裝置的電性導(dǎo)線連接，其中，該評價電子裝置(在設(shè)置在球軸頸上的傳感器元件大多與球窩關(guān)節(jié)分開的情況下)必須附加保護(hù)地安裝在合適的位置上。這總的導(dǎo)致了這種配有負(fù)荷傳感器的球窩關(guān)節(jié)的制造費(fèi)用高從而昂貴，此外，這樣的球窩關(guān)節(jié)的設(shè)置在暴露位置上的暴露的傳感裝置和導(dǎo)線容易損壞因而有出現(xiàn)故障的危險。

此外，帶有力傳感器裝置的已知球窩關(guān)節(jié)的用途是受限制的。利用已知的力傳感器裝置基本上只能確定在某一方向上作用的力。因此，這些帶有力傳感器裝置的已知球窩關(guān)節(jié)不適合于全面地以矢量方式確定作用于球窩關(guān)節(jié)或進(jìn)而作用于連接的構(gòu)件的力和/或力矩。

而且，在帶有力傳感器裝置的已知球窩關(guān)節(jié)中，幾乎不可能借助力傳感器裝置(除了球窩關(guān)節(jié)的實(shí)際負(fù)荷情況之外)得出其他關(guān)于特別是球窩關(guān)節(jié)本身的狀態(tài)的消息。由于設(shè)在行走機(jī)構(gòu)或者汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)的球窩關(guān)節(jié)是與安全相關(guān)的構(gòu)件，這些構(gòu)件的故障特別是在行駛過程中可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此特別令人想要的是，能夠持久地也給出關(guān)于球窩關(guān)節(jié)的瞬時運(yùn)行或磨損狀態(tài)的消息。

關(guān)于該背景，本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種帶有傳感器裝置的球窩關(guān)節(jié)，借助該球窩關(guān)節(jié)可以克服提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。特別地，該球窩關(guān)節(jié)應(yīng)當(dāng)以價廉且可靠的方式以及以大的結(jié)構(gòu)自由度實(shí)現(xiàn)以矢量的方式按照大小和方向來確定力或作用于球窩關(guān)節(jié)的負(fù)荷。此外，也能夠給出關(guān)于球窩關(guān)節(jié)的磨損狀態(tài)的消息，從而即將發(fā)生的球窩關(guān)節(jié)故障可以及時地被診斷出進(jìn)而被阻止。

該任務(wù)是通過具有權(quán)利要求1的特征的球窩關(guān)節(jié)、通過根據(jù)權(quán)利要求10的在球窩關(guān)節(jié)上的負(fù)荷測量方法以及通過根據(jù)權(quán)利要求13的在球窩關(guān)節(jié)上的磨損測量方法得以解決。優(yōu)選的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。

首先，本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)以本身已知的方式包括關(guān)節(jié)殼體，該殼體包括大多數(shù)情況下大致成圓柱形的內(nèi)部空間，在該內(nèi)部空間內(nèi)又設(shè)有球窩關(guān)節(jié)的球窩。球窩關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)球頭可滑動運(yùn)動地容納在該球窩內(nèi)。

此外，該球窩關(guān)節(jié)以同樣本身已知的方式還包括用于測量球窩關(guān)節(jié)的力或負(fù)荷的傳感器裝置。

然而，根據(jù)本發(fā)明，該球窩關(guān)節(jié)的特征在于，傳感器裝置是由放置在球窩區(qū)域內(nèi)的傳感器排列構(gòu)成，該傳感器排列包括至少兩個壓力或力傳感器。在這里，這些傳感器用于測量作用于關(guān)節(jié)球頭與球窩之間的力或接觸壓力。

因此，首先得到主要的優(yōu)點(diǎn)，即與現(xiàn)有技術(shù)相區(qū)別，整個傳感器裝置受到很好保護(hù)地設(shè)置在關(guān)節(jié)殼體之內(nèi)且牢固地與關(guān)節(jié)殼體或者與球窩連接。這已經(jīng)使得本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)不僅穩(wěn)固可靠而且價格低廉。