专利名称：用于汽车的球窝关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的球窝关节，具有一个带轴颈和球形活节的球面轴颈，该球面轴颈与其球形活节可旋转和可摆动地布置在一个设置在壳体中的空隙中，并且从该壳体中穿过轴颈开口延伸而出，该球窝关节还具有一个传感器。
这种球窝关节在DE 101 61 671 A1中公开了，其中在一个封闭件上设置了一个磁场传感器，该封闭件封闭设置在壳体中的安装孔。在此该磁场传感器布置在壳体中并由一个保护件完全盖住。
用于汽车的球窝关节通常具有这样的缺点，例如由于密封件损坏而使得湿气侵入球窝关节的内腔，从而使得球窝关节的球形活节的球体表面腐蚀。这种腐蚀对于关节的功能会有非常巨大的损害，在极端情况下甚至会导致破坏。因为用于汽车的球窝关节也在底盘区域中使用，因此是对于安全性很重要的构件，因此尽早识别出最初的腐蚀是重要的。
从现有技术出发，本发明的任务是提供一种用于汽车的球窝关节，其中可以尽可能早地识别出可能出现的腐蚀。
该任务根据本发明通过一种具有权利要求1所述特征的球窝关节解决。优选的改进方案在从属权利要求中描述。
按本发明的用于汽车的球窝关节具有一个带轴颈和球形活节的球面轴颈，该球面轴颈与其球形活节可旋转和可摆动地布置在一个设置在壳体中的空隙中，并且可以从该壳体中穿过轴颈开口延伸而出，该球窝关节还具有一个传感器，其是一个与该空隙相连的湿度传感器。
使用按本发明的球窝关节可以非常及时地识别出湿气是否侵入球窝关节的内腔，这例如在球窝关节的研制阶段是重要的，这是为了能够快速和有效地实现所有密封部位的优化。例如在密封波纹管或者壳体盖上可能出现有缺陷的密封部位。但是按本发明的球窝关节相对于传统的球窝关节不仅在研制阶段，而且在批量采用的时候都有优点，因为在腐蚀损害到球窝关节的支承特性前就可以很早地确定密封部位是否损坏。由此重要的是能够提高汽车的安全性。另外可以节省球窝关节维修时的成本，因为如果只是密封波纹管损坏，不必每次将整个球窝关节进行更换。通过及时地识别湿气是否侵入并由此及时识别腐蚀危险，当球形活节的表面还没有腐蚀时，只需要更换损坏的密封波纹管就足够了。在及时识别出湿气侵入球窝关节的情况下球形活节通常是不会腐蚀的，这样不仅节省了材料成本，而且还可以稍微降低装配费用。
该传感器通过一个设置在壳体中的孔与空隙相连，并且本身布置在壳体外面。但是该湿度传感器优选固定在壳体上或者壳体内，特别是布置在空隙内。因为球窝关节通常在壳体的背离轴颈开口的区域中具有一个借助于壳体盖封闭的安装孔，所以该湿度传感器优选布置在壳体的背离轴颈开口的区域中。由此可以实现湿度传感器简单地装配，其中该传感器甚至可以用壳体盖来夹持。
根据第一种替代方案，球窝关节内的湿度通过包围传感器的空气的空气湿度来测量，其中这些空气至少流过空隙的一部分并且/或者与空隙中存在的一种润滑剂接触或者交替作用。在空气中测量的空气湿度是侵入球窝关节内部的整个湿气的量度，其中这些空气当然不应当与大气空气混合。
如果壳体的空隙中设有润滑剂，那么用于测量空气湿度的湿度传感器就必须与润滑剂隔开，这样空气就可以不受阻挡地到达传感器。为此可以在湿度传感器和空隙之间布置一个设有直通孔的保护隔板，直通孔优选围绕保护隔板的中央壁区延伸。在此传感器可以布置在中央壁区的背离空隙的一侧，或者由中央壁区相对于空隙隔开。另外空气可以通过直通孔循环并且不仅可以与湿度传感器、而且可以与设置在空隙中的润滑剂交替作用。
湿度传感器可以具有两个电极，在这两个电极之间布置了一种在电方面的湿敏材料。特别是该湿度传感器是电容式湿度传感器，其中在两个电极之间的缝隙中设置了一种湿敏电介质，该湿敏电介质可以吸收湿气。由电介质吸收的湿气量取决于电介质周围环境中的湿度情况，其中湿度传感器的电容根据电介质吸收的湿气量改变。由此通过测量湿度传感器的电容可以确定由电介质吸收的湿气量。业已证明一种吸湿层适用于电介质，其中聚酰胺或者氧化铝是优选的电介质材料，其特别是可以构造成薄膜的形式。
如果在球形活节的空隙中设置了一种润滑剂，那么电介质也可以由这种润滑剂的一部分构成，其中湿度传感器的电容根据由润滑剂吸收的湿气量变化。在此传感器优选设置在球窝关节的区域中，在该区域中在球窝关节工作时润滑剂通常会运动，这样一方面电极之间的缝隙会完全充满润滑剂，另一方面在电极之间的润滑剂通过这种运动可以与缝隙外面的润滑剂交换。结果是测量到的电极之间的润滑剂的湿气含量也表示缝隙外设置的润滑剂的湿气含量，并由此也表示侵入球窝关节的空隙中的整个湿气量。
电极可以是弯曲的，例如可以是弯曲的金属板，其中在电极之间设有填充有电介质的缝隙。特别是可以将直线的或者弯曲的电极材料连接地设置在基质上，其中电镀设置在基质上的层或者设置在基质上的导电漆适合作为电极。如果球形活节设置在壳体中，中间连接有球形窝，那么该球形窝可以构成电极的基质。但是基质也可以由传感器部件的壳体构成，或者电极布置在传感器部件的壳体上，其中对于传感器部件应该理解为一种装置，其除了湿度传感器本身外还具有至少一个壳体，优选还有一个电子电路，其例如可以进行温度补偿或者将传感器测量的信号进行线性化。
但是上述具有两个电极的湿度传感器也可以用于测量布置在电极之间的湿敏材料的导电性，这种湿敏材料的导电性根据由其吸收的湿气量而变化。由此所测量的设置在电极之间的材料的导电性也是用于确定侵入球窝关节空隙内的湿气量的合适的参量。因为实际的电介质一般也有导电性，也可以将上述的电介质用作湿敏材料。
下面根据优选的实施例并参考附图来描述本发明。
附图示出
图1示出了按本发明的球窝关节的第一实施例的示意剖面图；图2示出了按图1的保护隔板和传感器的俯视图；图3示出了按本发明的球窝关节的第二实施例的示意剖面图；图4示出了由图3中可以看到的湿度传感器的放大视图；图5示出了按图4的湿度传感器的剖面图；图6示出了按本发明的球窝关节的第三实施例的示意剖面图；图7示出了传感器部件的示意图；图8示出了具有电介质的湿度传感器的剖面图；图9示出了按本发明的球窝关节的第四实施例的示意剖面图。
在图1中可以看到按本发明的球窝关节的第一实施例的剖面图，其中一个具有一个球形活节1和一个轴颈2的球面轴颈3可旋转和可摆动地支承在球窝关节壳体5的空隙4中。球面轴颈3以其轴颈2由设置在壳体5中的轴颈开口6从壳体中延伸而出，其中轴颈开口6用一个弹性密封波纹管7来防止湿气侵入。在背离轴颈2的一侧该壳体5具有一个安装孔8，在该安装孔中设置了一个保护隔板9。该保护隔板9在此抵靠在一个凸起部分10上，该凸起部分10在壳体5的内壁11上构成。空隙4填充有润滑剂，这样可以改善壳体5中球形活节1的滑动特性，并且可以基本上防止球形活节1腐蚀。在保护隔板9的背离球形活节1的一侧布置了一个湿度传感器12，其是具有两个电极和一个位于这两个电极之间的吸湿层的空气湿度传感器。该湿度传感器12在此通过固定在壳体5上的盖13来防止不希望的外部流体侵入，例如防止大气空气不受阻碍地侵入。
从图2中可以看到保护隔板9和湿度传感器12的俯视图，该湿度传感器布置在保护隔板9的中央壁区14上或者上方。围绕该中央壁区14在保护隔板9中构成了多个直通孔15，这些直通孔实现了空气从空隙4到环绕湿度传感器12的区域中的流通以及反向流通，这样空气可以在湿度传感器12和空隙4之间自由循环。
直通孔15从中央壁区14一直延伸到保护隔板9的壁16，其中分别有一个连接片17在两个相邻的直通孔15之间延伸，连接片将中央壁区14与壁16连接起来。如同直通孔15，连接片17也围绕中央壁区14布置，该中央壁区用于防止构造成空气湿度传感器的湿度传感器12与润滑剂接触。
从图3中可以看到按本发明的球窝关节的第二实施例的剖面图，其中相同的或者类似的特征用与第一实施例时相同的附图标记表示。按照本实施例，湿度传感器12是弯曲的金属板对，其从球窝关节的中央纵轴线18在两侧弯入空隙4。
从图4可以看到图3中的湿度传感器12的放大视图，而从图5可以看到图3中的湿度传感器12的剖面图，其中在构成金属板对的金属板19和20之间设置了一个缝隙21。在空隙4中设置了润滑剂，其中在缝隙21中也充满了润滑剂。通过湿度传感器12的这种布置和构造可以实现，在球形活节1运动时空隙4和缝隙21之间的润滑剂进行交换。由此在缝隙21中存在的润滑剂的湿气含量代表了在空隙4中润滑剂的湿气含量。
从图6可以看到按本发明的球窝关节的第三实施例的示意剖面图，其中相同的或者类似的特征用与前述实施例相同的附图标记表示。根据该实施例，球形活节1与球形窝25中间连接地支承在壳体5的空隙4中，其中湿度传感器12的电极通过电镀层或者导电漆在球形窝25上构成。按照该实施例在空隙4中也设置了润滑剂，其充满在电极之间构成的缝隙。
图7示出了一个传感器部件，其可以代替前述实施例中使用的湿度传感器。根据该传感器部件，湿度传感器12与传感器部件壳体27和电子电路26一起构成了一个结构单元，其中该电子电路布置在传感器部件壳体27的内部，并用于处理由湿度传感器12获得的信息。湿度传感器12在此固定在传感器部件壳体27的外表面上。
在图8中可以看到一种可以使用的湿度传感器12的剖面图，其中与图5的区别是示出了设置在两个电极19和20之间的缝隙21中的湿敏材料28或者说是电介质，湿敏材料或者电介质根据实施例可以由吸湿层例如聚酰胺或者氧化铝或者润滑剂组成。
从图9可以看到按本发明的球窝关节的第四实施例的示意剖面图，其中相同或者类似的特征用与前述实施例相同的附图标记表示。根据该实施例，传感器部件与传感器部件壳体27插入球形窝25中，其中湿度传感器12面向球形活节1布置在传感器部件壳体27上。另外根据附图，设置在空隙4中的润滑剂29用虚线示出，润滑剂也充满湿度传感器12的电极之间的缝隙。
尽管在所有实施例中都可以在空隙4中设置润滑剂，但是出于清楚起见在图1、3、5和6中省去了润滑剂的图示。
根据图1、3、6和9，湿度传感器12与电线22连接，电线可以连接在电子处理单元23上，其根据图1布置在球窝关节内，而根据图3、6和9布置在球窝关节外。另外处理单元23根据图1和3还与信号传感器24连接，该信号传感器布置在汽车乘客车厢内，并可以通知驾驶员，侵入空隙4中的湿气量是否超过了允许的湿气量极限值。但是也可以将在空隙4中由湿度传感器12测量的湿气量作为电子信息保存在设置在处理单元23中的存储器中，该存储器可以在汽车维修保养时读取。在这种情况下如图6和9所示可以省去信号传感器24。
附图标记1 球形活节2 轴颈3 球面轴颈4 空隙5 壳体6 轴颈开口7 弹性密封波纹管8 安装孔9 保护隔板10凸起部分11内壁12湿度传感器13盖14中央壁区15直通孔16壁17连接片18中央纵轴线19、20金属板/电极21缝隙22电线23电子处理单元25信号传感器25球形窝26电子电路27传感器壳体28湿敏材料/电介质29润滑剂
权利要求
1.用于汽车的球窝关节，具有一个带轴颈(2)和球形活节(1)的球面轴颈(3)，其与其球形活节(1)可旋转和可摆动地设置在壳体(5)中的空隙(4)中，并且通过轴颈开口(6)从壳体中延伸而出，该球窝关节还具有一个传感器，其特征在于所述传感器是一个与空隙(4)相连的湿度传感器(12)。
2.按权利要求1所述的球窝关节，其特征在于所述湿度传感器(12)固定在壳体(5)内或壳体(5)上。
3.按权利要求1或者2所述的球窝关节，其特征在于所述湿度传感器(12)布置在空隙(4)中。
4.按前述权利要求任一项所述的球窝关节，其特征在于所述湿度传感器(12)布置在壳体(5)的背离轴颈开口(6)的区域中。
5.按前述权利要求任一项所述的球窝关节，其特征在于在所述湿度传感器(12)和空隙(4)之间布置了一个设有直通孔(15)的保护隔板(9)。
6.按权利要求5所述的球窝关节，其特征在于所述直通孔(15)围绕中央壁区(14)延伸。
7.按前述权利要求任一项所述的球窝关节，其特征在于所述湿度传感器(12)具有两个电极(19、20)，在其之间设置了在电方面的湿敏材料(28)。
8.按权利要求7所述的球窝关节，其特征在于所述湿敏材料(28)是一种湿敏电介质。
9.按权利要求7或者8所述的球窝关节，其特征在于所述湿敏材料(28)由一层吸湿层构成。
10.按权利要求7至9任一项所述的球窝关节，其特征在于所述湿敏材料(28)由聚酰胺薄膜或者氧化铝组成。
11.按权利要求7至9任一项所述的球窝关节，其特征在于在所述空隙(4)中设置一种润滑剂(29)，并且所述湿敏材料(28)由这种润滑剂(29)的至少一部分构成。
12.按权利要求7至11任一项所述的球窝关节，其特征在于所述电极(19、20)是弯曲的金属板。
13.按权利要求7至12任一项所述的球窝关节，其特征在于所述电极(19、20)由电镀层或者导电漆构成。
14.按前述权利要求任一项所述的球窝关节，其特征在于所述球形活节(1)布置在壳体(5)中中间连接有球形窝(25)。
15.按权利要求14所述的球窝关节，其特征在于所述湿度传感器(12)设置在球形窝(25)上。
16.按权利要求1至14任一项所述的球窝关节，其特征在于所述湿度传感器(12)布置在传感器部件壳体(27)上。
全文摘要
用于汽车的球窝关节，具有一个带轴颈(2)和球形活节(1)的球面轴颈(3)，其与其球形活节(1)可旋转和可摆动地设置在壳体(5)中的空隙(4)中，并且通过轴颈开口(6)从壳体中延伸而出，该球窝关节还具有一个传感器，该传感器是一个与空隙(4)相连的湿度传感器(12)。
文档编号F16C11/06GK1867780SQ200480029650
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月1日 优先权日2003年10月10日
发明者J·施普拉特, M·克兰克 申请人:Zf 腓特烈港股份公司