專利名稱：用于汽車的球窩關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)帶軸頸和球形活節(jié)的球面軸頸，該球面軸頸與其球形活節(jié)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地布置在一個(gè)設(shè)置在殼體中的空隙中，并且從該殼體中穿過軸頸開口延伸而出，該球窩關(guān)節(jié)還具有一個(gè)傳感器。
這種球窩關(guān)節(jié)在DE 101 61 671 A1中公開了，其中在一個(gè)封閉件上設(shè)置了一個(gè)磁場(chǎng)傳感器，該封閉件封閉設(shè)置在殼體中的安裝孔。在此該磁場(chǎng)傳感器布置在殼體中并由一個(gè)保護(hù)件完全蓋住。
用于汽車的球窩關(guān)節(jié)通常具有這樣的缺點(diǎn)，例如由于密封件損壞而使得濕氣侵入球窩關(guān)節(jié)的內(nèi)腔，從而使得球窩關(guān)節(jié)的球形活節(jié)的球體表面腐蝕。這種腐蝕對(duì)于關(guān)節(jié)的功能會(huì)有非常巨大的損害，在極端情況下甚至?xí)?dǎo)致破壞。因?yàn)橛糜谄嚨那蚋C關(guān)節(jié)也在底盤區(qū)域中使用，因此是對(duì)于安全性很重要的構(gòu)件，因此盡早識(shí)別出最初的腐蝕是重要的。
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，其中可以盡可能早地識(shí)別出可能出現(xiàn)的腐蝕。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的球窩關(guān)節(jié)解決。優(yōu)選的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中描述。
按本發(fā)明的用于汽車的球窩關(guān)節(jié)具有一個(gè)帶軸頸和球形活節(jié)的球面軸頸，該球面軸頸與其球形活節(jié)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地布置在一個(gè)設(shè)置在殼體中的空隙中，并且可以從該殼體中穿過軸頸開口延伸而出，該球窩關(guān)節(jié)還具有一個(gè)傳感器，其是一個(gè)與該空隙相連的濕度傳感器。
使用按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)可以非常及時(shí)地識(shí)別出濕氣是否侵入球窩關(guān)節(jié)的內(nèi)腔，這例如在球窩關(guān)節(jié)的研制階段是重要的，這是為了能夠快速和有效地實(shí)現(xiàn)所有密封部位的優(yōu)化。例如在密封波紋管或者殼體蓋上可能出現(xiàn)有缺陷的密封部位。但是按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)相對(duì)于傳統(tǒng)的球窩關(guān)節(jié)不僅在研制階段，而且在批量采用的時(shí)候都有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诟g損害到球窩關(guān)節(jié)的支承特性前就可以很早地確定密封部位是否損壞。由此重要的是能夠提高汽車的安全性。另外可以節(jié)省球窩關(guān)節(jié)維修時(shí)的成本，因?yàn)槿绻皇敲芊獠y管損壞，不必每次將整個(gè)球窩關(guān)節(jié)進(jìn)行更換。通過及時(shí)地識(shí)別濕氣是否侵入并由此及時(shí)識(shí)別腐蝕危險(xiǎn)，當(dāng)球形活節(jié)的表面還沒有腐蝕時(shí)，只需要更換損壞的密封波紋管就足夠了。在及時(shí)識(shí)別出濕氣侵入球窩關(guān)節(jié)的情況下球形活節(jié)通常是不會(huì)腐蝕的，這樣不僅節(jié)省了材料成本，而且還可以稍微降低裝配費(fèi)用。
該傳感器通過一個(gè)設(shè)置在殼體中的孔與空隙相連，并且本身布置在殼體外面。但是該濕度傳感器優(yōu)選固定在殼體上或者殼體內(nèi)，特別是布置在空隙內(nèi)。因?yàn)榍蚋C關(guān)節(jié)通常在殼體的背離軸頸開口的區(qū)域中具有一個(gè)借助于殼體蓋封閉的安裝孔，所以該濕度傳感器優(yōu)選布置在殼體的背離軸頸開口的區(qū)域中。由此可以實(shí)現(xiàn)濕度傳感器簡(jiǎn)單地裝配，其中該傳感器甚至可以用殼體蓋來夾持。
根據(jù)第一種替代方案，球窩關(guān)節(jié)內(nèi)的濕度通過包圍傳感器的空氣的空氣濕度來測(cè)量，其中這些空氣至少流過空隙的一部分并且/或者與空隙中存在的一種潤(rùn)滑劑接觸或者交替作用。在空氣中測(cè)量的空氣濕度是侵入球窩關(guān)節(jié)內(nèi)部的整個(gè)濕氣的量度，其中這些空氣當(dāng)然不應(yīng)當(dāng)與大氣空氣混合。
如果殼體的空隙中設(shè)有潤(rùn)滑劑，那么用于測(cè)量空氣濕度的濕度傳感器就必須與潤(rùn)滑劑隔開，這樣空氣就可以不受阻擋地到達(dá)傳感器。為此可以在濕度傳感器和空隙之間布置一個(gè)設(shè)有直通孔的保護(hù)隔板，直通孔優(yōu)選圍繞保護(hù)隔板的中央壁區(qū)延伸。在此傳感器可以布置在中央壁區(qū)的背離空隙的一側(cè)，或者由中央壁區(qū)相對(duì)于空隙隔開。另外空氣可以通過直通孔循環(huán)并且不僅可以與濕度傳感器、而且可以與設(shè)置在空隙中的潤(rùn)滑劑交替作用。
濕度傳感器可以具有兩個(gè)電極，在這兩個(gè)電極之間布置了一種在電方面的濕敏材料。特別是該濕度傳感器是電容式濕度傳感器，其中在兩個(gè)電極之間的縫隙中設(shè)置了一種濕敏電介質(zhì)，該濕敏電介質(zhì)可以吸收濕氣。由電介質(zhì)吸收的濕氣量取決于電介質(zhì)周圍環(huán)境中的濕度情況，其中濕度傳感器的電容根據(jù)電介質(zhì)吸收的濕氣量改變。由此通過測(cè)量濕度傳感器的電容可以確定由電介質(zhì)吸收的濕氣量。業(yè)已證明一種吸濕層適用于電介質(zhì)，其中聚酰胺或者氧化鋁是優(yōu)選的電介質(zhì)材料，其特別是可以構(gòu)造成薄膜的形式。
如果在球形活節(jié)的空隙中設(shè)置了一種潤(rùn)滑劑，那么電介質(zhì)也可以由這種潤(rùn)滑劑的一部分構(gòu)成，其中濕度傳感器的電容根據(jù)由潤(rùn)滑劑吸收的濕氣量變化。在此傳感器優(yōu)選設(shè)置在球窩關(guān)節(jié)的區(qū)域中，在該區(qū)域中在球窩關(guān)節(jié)工作時(shí)潤(rùn)滑劑通常會(huì)運(yùn)動(dòng)，這樣一方面電極之間的縫隙會(huì)完全充滿潤(rùn)滑劑，另一方面在電極之間的潤(rùn)滑劑通過這種運(yùn)動(dòng)可以與縫隙外面的潤(rùn)滑劑交換。結(jié)果是測(cè)量到的電極之間的潤(rùn)滑劑的濕氣含量也表示縫隙外設(shè)置的潤(rùn)滑劑的濕氣含量，并由此也表示侵入球窩關(guān)節(jié)的空隙中的整個(gè)濕氣量。
電極可以是彎曲的，例如可以是彎曲的金屬板，其中在電極之間設(shè)有填充有電介質(zhì)的縫隙。特別是可以將直線的或者彎曲的電極材料連接地設(shè)置在基質(zhì)上，其中電鍍?cè)O(shè)置在基質(zhì)上的層或者設(shè)置在基質(zhì)上的導(dǎo)電漆適合作為電極。如果球形活節(jié)設(shè)置在殼體中，中間連接有球形窩，那么該球形窩可以構(gòu)成電極的基質(zhì)。但是基質(zhì)也可以由傳感器部件的殼體構(gòu)成，或者電極布置在傳感器部件的殼體上，其中對(duì)于傳感器部件應(yīng)該理解為一種裝置，其除了濕度傳感器本身外還具有至少一個(gè)殼體，優(yōu)選還有一個(gè)電子電路，其例如可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償或者將傳感器測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行線性化。
但是上述具有兩個(gè)電極的濕度傳感器也可以用于測(cè)量布置在電極之間的濕敏材料的導(dǎo)電性，這種濕敏材料的導(dǎo)電性根據(jù)由其吸收的濕氣量而變化。由此所測(cè)量的設(shè)置在電極之間的材料的導(dǎo)電性也是用于確定侵入球窩關(guān)節(jié)空隙內(nèi)的濕氣量的合適的參量。因?yàn)閷?shí)際的電介質(zhì)一般也有導(dǎo)電性，也可以將上述的電介質(zhì)用作濕敏材料。
下面根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例并參考附圖來描述本發(fā)明。
附圖示出
圖1示出了按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第一實(shí)施例的示意剖面圖；圖2示出了按圖1的保護(hù)隔板和傳感器的俯視圖；圖3示出了按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第二實(shí)施例的示意剖面圖；圖4示出了由圖3中可以看到的濕度傳感器的放大視圖；圖5示出了按圖4的濕度傳感器的剖面圖；圖6示出了按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第三實(shí)施例的示意剖面圖；圖7示出了傳感器部件的示意圖；圖8示出了具有電介質(zhì)的濕度傳感器的剖面圖；圖9示出了按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第四實(shí)施例的示意剖面圖。
在圖1中可以看到按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第一實(shí)施例的剖面圖，其中一個(gè)具有一個(gè)球形活節(jié)1和一個(gè)軸頸2的球面軸頸3可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地支承在球窩關(guān)節(jié)殼體5的空隙4中。球面軸頸3以其軸頸2由設(shè)置在殼體5中的軸頸開口6從殼體中延伸而出，其中軸頸開口6用一個(gè)彈性密封波紋管7來防止?jié)駳馇秩?。在背離軸頸2的一側(cè)該殼體5具有一個(gè)安裝孔8，在該安裝孔中設(shè)置了一個(gè)保護(hù)隔板9。該保護(hù)隔板9在此抵靠在一個(gè)凸起部分10上，該凸起部分10在殼體5的內(nèi)壁11上構(gòu)成?？障?填充有潤(rùn)滑劑，這樣可以改善殼體5中球形活節(jié)1的滑動(dòng)特性，并且可以基本上防止球形活節(jié)1腐蝕。在保護(hù)隔板9的背離球形活節(jié)1的一側(cè)布置了一個(gè)濕度傳感器12，其是具有兩個(gè)電極和一個(gè)位于這兩個(gè)電極之間的吸濕層的空氣濕度傳感器。該濕度傳感器12在此通過固定在殼體5上的蓋13來防止不希望的外部流體侵入，例如防止大氣空氣不受阻礙地侵入。
從圖2中可以看到保護(hù)隔板9和濕度傳感器12的俯視圖，該濕度傳感器布置在保護(hù)隔板9的中央壁區(qū)14上或者上方。圍繞該中央壁區(qū)14在保護(hù)隔板9中構(gòu)成了多個(gè)直通孔15，這些直通孔實(shí)現(xiàn)了空氣從空隙4到環(huán)繞濕度傳感器12的區(qū)域中的流通以及反向流通，這樣空氣可以在濕度傳感器12和空隙4之間自由循環(huán)。
直通孔15從中央壁區(qū)14一直延伸到保護(hù)隔板9的壁16，其中分別有一個(gè)連接片17在兩個(gè)相鄰的直通孔15之間延伸，連接片將中央壁區(qū)14與壁16連接起來。如同直通孔15，連接片17也圍繞中央壁區(qū)14布置，該中央壁區(qū)用于防止構(gòu)造成空氣濕度傳感器的濕度傳感器12與潤(rùn)滑劑接觸。
從圖3中可以看到按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第二實(shí)施例的剖面圖，其中相同的或者類似的特征用與第一實(shí)施例時(shí)相同的附圖標(biāo)記表示。按照本實(shí)施例，濕度傳感器12是彎曲的金屬板對(duì)，其從球窩關(guān)節(jié)的中央縱軸線18在兩側(cè)彎入空隙4。
從圖4可以看到圖3中的濕度傳感器12的放大視圖，而從圖5可以看到圖3中的濕度傳感器12的剖面圖，其中在構(gòu)成金屬板對(duì)的金屬板19和20之間設(shè)置了一個(gè)縫隙21。在空隙4中設(shè)置了潤(rùn)滑劑，其中在縫隙21中也充滿了潤(rùn)滑劑。通過濕度傳感器12的這種布置和構(gòu)造可以實(shí)現(xiàn)，在球形活節(jié)1運(yùn)動(dòng)時(shí)空隙4和縫隙21之間的潤(rùn)滑劑進(jìn)行交換。由此在縫隙21中存在的潤(rùn)滑劑的濕氣含量代表了在空隙4中潤(rùn)滑劑的濕氣含量。
從圖6可以看到按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第三實(shí)施例的示意剖面圖，其中相同的或者類似的特征用與前述實(shí)施例相同的附圖標(biāo)記表示。根據(jù)該實(shí)施例，球形活節(jié)1與球形窩25中間連接地支承在殼體5的空隙4中，其中濕度傳感器12的電極通過電鍍層或者導(dǎo)電漆在球形窩25上構(gòu)成。按照該實(shí)施例在空隙4中也設(shè)置了潤(rùn)滑劑，其充滿在電極之間構(gòu)成的縫隙。
圖7示出了一個(gè)傳感器部件，其可以代替前述實(shí)施例中使用的濕度傳感器。根據(jù)該傳感器部件，濕度傳感器12與傳感器部件殼體27和電子電路26一起構(gòu)成了一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，其中該電子電路布置在傳感器部件殼體27的內(nèi)部，并用于處理由濕度傳感器12獲得的信息。濕度傳感器12在此固定在傳感器部件殼體27的外表面上。
在圖8中可以看到一種可以使用的濕度傳感器12的剖面圖，其中與圖5的區(qū)別是示出了設(shè)置在兩個(gè)電極19和20之間的縫隙21中的濕敏材料28或者說是電介質(zhì)，濕敏材料或者電介質(zhì)根據(jù)實(shí)施例可以由吸濕層例如聚酰胺或者氧化鋁或者潤(rùn)滑劑組成。
從圖9可以看到按本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第四實(shí)施例的示意剖面圖，其中相同或者類似的特征用與前述實(shí)施例相同的附圖標(biāo)記表示。根據(jù)該實(shí)施例，傳感器部件與傳感器部件殼體27插入球形窩25中，其中濕度傳感器12面向球形活節(jié)1布置在傳感器部件殼體27上。另外根據(jù)附圖，設(shè)置在空隙4中的潤(rùn)滑劑29用虛線示出，潤(rùn)滑劑也充滿濕度傳感器12的電極之間的縫隙。
盡管在所有實(shí)施例中都可以在空隙4中設(shè)置潤(rùn)滑劑，但是出于清楚起見在圖1、3、5和6中省去了潤(rùn)滑劑的圖示。
根據(jù)圖1、3、6和9，濕度傳感器12與電線22連接，電線可以連接在電子處理單元23上，其根據(jù)圖1布置在球窩關(guān)節(jié)內(nèi)，而根據(jù)圖3、6和9布置在球窩關(guān)節(jié)外。另外處理單元23根據(jù)圖1和3還與信號(hào)傳感器24連接，該信號(hào)傳感器布置在汽車乘客車廂內(nèi)，并可以通知駕駛員，侵入空隙4中的濕氣量是否超過了允許的濕氣量極限值。但是也可以將在空隙4中由濕度傳感器12測(cè)量的濕氣量作為電子信息保存在設(shè)置在處理單元23中的存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器可以在汽車維修保養(yǎng)時(shí)讀取。在這種情況下如圖6和9所示可以省去信號(hào)傳感器24。
附圖標(biāo)記1 球形活節(jié)2 軸頸3 球面軸頸4 空隙5 殼體6 軸頸開口7 彈性密封波紋管8 安裝孔9 保護(hù)隔板10凸起部分11內(nèi)壁12濕度傳感器13蓋14中央壁區(qū)15直通孔16壁17連接片18中央縱軸線19、20金屬板/電極21縫隙22電線23電子處理單元25信號(hào)傳感器25球形窩26電子電路27傳感器殼體28濕敏材料/電介質(zhì)29潤(rùn)滑劑
權(quán)利要求
1.用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)帶軸頸(2)和球形活節(jié)(1)的球面軸頸(3)，其與其球形活節(jié)(1)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地設(shè)置在殼體(5)中的空隙(4)中，并且通過軸頸開口(6)從殼體中延伸而出，該球窩關(guān)節(jié)還具有一個(gè)傳感器，其特征在于所述傳感器是一個(gè)與空隙(4)相連的濕度傳感器(12)。
2.按權(quán)利要求1所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕度傳感器(12)固定在殼體(5)內(nèi)或殼體(5)上。
3.按權(quán)利要求1或者2所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕度傳感器(12)布置在空隙(4)中。
4.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕度傳感器(12)布置在殼體(5)的背離軸頸開口(6)的區(qū)域中。
5.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于在所述濕度傳感器(12)和空隙(4)之間布置了一個(gè)設(shè)有直通孔(15)的保護(hù)隔板(9)。
6.按權(quán)利要求5所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述直通孔(15)圍繞中央壁區(qū)(14)延伸。
7.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕度傳感器(12)具有兩個(gè)電極(19、20)，在其之間設(shè)置了在電方面的濕敏材料(28)。
8.按權(quán)利要求7所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕敏材料(28)是一種濕敏電介質(zhì)。
9.按權(quán)利要求7或者8所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕敏材料(28)由一層吸濕層構(gòu)成。
10.按權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕敏材料(28)由聚酰胺薄膜或者氧化鋁組成。
11.按權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于在所述空隙(4)中設(shè)置一種潤(rùn)滑劑(29)，并且所述濕敏材料(28)由這種潤(rùn)滑劑(29)的至少一部分構(gòu)成。
12.按權(quán)利要求7至11任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述電極(19、20)是彎曲的金屬板。
13.按權(quán)利要求7至12任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述電極(19、20)由電鍍層或者導(dǎo)電漆構(gòu)成。
14.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述球形活節(jié)(1)布置在殼體(5)中中間連接有球形窩(25)。
15.按權(quán)利要求14所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕度傳感器(12)設(shè)置在球形窩(25)上。
16.按權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于所述濕度傳感器(12)布置在傳感器部件殼體(27)上。
全文摘要
用于汽車的球窩關(guān)節(jié)，具有一個(gè)帶軸頸(2)和球形活節(jié)(1)的球面軸頸(3)，其與其球形活節(jié)(1)可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地設(shè)置在殼體(5)中的空隙(4)中，并且通過軸頸開口(6)從殼體中延伸而出，該球窩關(guān)節(jié)還具有一個(gè)傳感器，該傳感器是一個(gè)與空隙(4)相連的濕度傳感器(12)。
文檔編號(hào)F16C11/06GK1867780SQ200480029650
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者J·施普拉特, M·克蘭克 申請(qǐng)人:Zf 腓特烈港股份公司