(57)【要約】自動車、特に自動車のシャーシに用いられるボールジョイントが提案される。この場合、当該ボールジョイントは、ジョイント開口（６）を備えたボールジョイントハウジング（４）と、ジョイントボール（１）とスタッド（２）とを備えたボールスタッド（３）とを有しており、該ボールスタッド（３）のジョイントボール（１）が回転・旋回可能にボールジョイントハウジング（４）内に支承されていて、スタッド（２）がジョイント開口（６）を貫いてボールジョイントハウジング（４）から突出している。ボールジョイントハウジング（４）には、該ボールジョイントハウジング（４）に設けられた取付け開口（９）を少なくとも部分的に閉鎖する別体の閉鎖エレメント（１０）が固定されており、該閉鎖エレメント（１０）には少なくとも１つの電子構成エレメント（１１）が配置されている。
2005513365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車、特に自動車のシャーシに用いられるボールジョイントであって、ジョイント開口（６）を備えたボールジョイントハウジング（４）と、ジョイントボール（１）とスタッド（２）とを備えたボールスタッド（３）とが設けられており、該ボールスタッド（３）のジョイントボール（１）が回転・旋回可能にボールジョイントハウジング（４）内に支承されていて、スタッド（２）がジョイント開口（６）を貫いてボールジョイントハウジング（４）から突出しており、該ボールジョイントハウジング（４）に、該ボールジョイントハウジング（４）に設けられた取付け開口（９）を少なくとも部分的に閉鎖する別体の閉鎖エレメント（１０）が固定されている形式のものにおいて、閉鎖エレメント（１０）に少なくとも１つの電子構成エレメント（１１）が配置されていることを特徴とする、自動車に用いられるボールジョイント。
【請求項２】
取付け開口（９）が、ボールジョイントハウジング（４）の、ジョイント開口（６）とは反対の側に設けられていて、閉鎖エレメント（１０）によって閉鎖されている、請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】
電子構成エレメント（１１）が、閉鎖エレメント（１０）の、ジョイントボール（１）に面した側に配置されている、請求項１または２記載のボールジョイント。
【請求項４】
閉鎖エレメント（１０）に保護エレメント（１２）が設けられており、該保護エレメント（１２）によって電子構成エレメント（１１）がカバーされている、請求項１から３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項５】
前記保護エレメント（１２）が、電気的に絶縁性の材料、特にプラスチックから製造されていて、直接に電子構成エレメント（１１）をカバーするように射出成形されている、請求項４記載のボールジョイント。
【請求項６】
閉鎖エレメント（１０）自体が電子的なプリント配線板として形成されており、該プリント配線板上に電子構成エレメント（１１）が取り付けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項７】
閉鎖エレメント（１０）がガラス繊維強化プラスチックから製造されている、請求項６記載のボールジョイント。
【請求項８】
電子構成エレメント（１１）が、ボールジョイントの状態を特徴付ける物理的な量を検出するための、ボールジョイントハウジング（４）に配置された１つのセンサ（１３）に電気的に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項９】
前記センサ（１３）が電子構成エレメント（１１）と統合されて形成されている、請求項８記載のボールジョイント。
【請求項１０】
電子構成エレメントが、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）（１５）である、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１１】
閉鎖エレメント（１０）の、ジョイントボール（１）とは反対の側に、電子構成エレメント（１１）に電気的に接続された差込みコネクタ（１４）が配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１２】
ボールジョイント内に、電子構成エレメント（１１）に電気的に結合された、電磁波を送信するための装置（１６）が配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１３】
ボールジョイント内に、電子構成エレメント（１１）に電気的に結合された、電磁波を受信するための装置が配置（１７）されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１４】
ボールジョイントハウジング（４）が、電子構成エレメント（１１）のための電磁的なシールド部または冷却体を形成している、請求項１から１３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、自動車、特に自動車のシャーシ（走行装置）に用いられるボールジョイントであって、ジョイント開口を備えたボールジョイントハウジングと、ジョイントボールとスタッドとを備えたボールスタッドとが設けられており、該ボールスタッドのジョイントボールが回転・旋回可能にボールジョイントハウジング内に支承されていて、スタッドがジョイント開口を貫いてボールジョイントハウジングから突出しており、該ボールジョイントハウジングに、該ハウジングに設けられた取付け開口を少なくとも部分的に閉鎖する別体の閉鎖エレメントが固定されている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式のボールジョイントは公知先行技術から知られており、かつ車輪懸架装置と、車軸と、車両ボディへの車軸の結合部との重要な構成要素として自動車のシャーシの機能を決定付けるものである。一般に自動車の各ホイールはホイールキャリヤにより支持される。このホイールキャリヤはリンクを介して車両ボディに結合されている。リンクはしばしばホイールキャリヤ寄りの端部にボールジョイントを有しており、このボールジョイントはホイールキャリヤにおけるリンクの運動学的な枢着点を形成している。さらに、ボールジョイントは車軸の範囲においてタイロッド、連結ロッド、揺動支持部等にも設けられている。
【０００３】
久しい以前から、自動車の挙動を具体的な走行状態に合わせて調整することが求められている。たとえば、自動車のローリング挙動には、２つの部分から成るスタビライザによって影響を与えることができる。ハイドロリックモータを介してこのスタビライザの両部分を互いに向かって旋回させることができる。さらに、前照灯を積載状態に関連して調節することも可能である。自動車の走行機構もしくはシャーシまたは別の構成部分の機能に対するこのようなアクティブな干渉を、シャーシの実際の状態に関連して行うようにするためには、アクティブまたはパッシブな作動装置の他に、たとえば実際の走行状態または実際の積載状態を検出することのできる電子構成エレメント、たとえば測定・評価装置が必要である。このような測定・評価装置の配置は、自動車製造業者において、シャーシを形成する機械的な構成エレメントの取付けに対して付加的に行われる。
【０００４】
本発明の課題は、自動車製造業者において、自動車のシャーシに配置される電子構成エレメントのためにかかる取付け手間を軽減することである。
【０００５】
この課題は本発明によれば、自動車、特に自動車のシャーシに用いられるボールジョイントであって、ジョイント開口を備えたボールジョイントハウジングと、ジョイントボールとスタッドとを備えたボールスタッドとが設けられており、該ボールスタッドのジョイントボールが回転・旋回可能にボールジョイントハウジング内に支承されていて、スタッドがジョイント開口を貫いてボールジョイントハウジングから突出しており、該ボールジョイントハウジングに、該ボールジョイントハウジングに設けられた取付け開口を少なくとも部分的に閉鎖する別体の閉鎖エレメントが固定されている形式のものにおいて、閉鎖エレメントに少なくとも１つの電子構成エレメントが配置されていることにより解決される。
【０００６】
本発明によるボールジョイントにより、自動車の製造時における電子構成エレメントの別個の取付けを回避することが可能となる。なぜならば、電子構成エレメントが既にボールジョイント内に組み込まれているからである。このことは自動車製造業者において取付け手間の節約ひいては製造プロセスにかかるコストの削減をもたらす。
【０００７】
閉鎖エレメントは、ボールジョイントハウジングの開口を少なくとも部分的に閉鎖するために働く。このためには、閉鎖エレメントがたとえばリングとして形成されていてよい。この場合、このリングの内側の開口がボールジョイントのジョイント開口を形成する。この場合には、取付け開口がスタッド側でボールジョイントハウジングに設けられているので、ボールジョイントの組立て時にはボールスタッドのボールがこの取付け開口を通してハウジング内に挿入される。このような構成ではボールジョイントハウジングの、取付け開口とは反対の側の端部が一般には完全に閉鎖されている。
【０００８】
しかし、ボールジョイントハウジングはジョイント開口とは反対の側に、閉鎖エレメントによって閉鎖された取付け開口を有していると有利である。この場合には、ボールジョイントの組立て時にまず最初にボールスタッドのスタッドをハウジング内へ導入することが可能である。さらに、閉鎖エレメントはボールスタッドによって貫通されないので、少なくとも１つの電子構成エレメントを閉鎖エレメントに配置するために、より大きな面が提供されている。
【０００９】
ボールジョイントの内部への汚れまたは湿分の侵入を回避するためには、取付け開口が閉鎖エレメントによって完全に閉鎖されると有利である。
【００１０】
電子構成エレメントは閉鎖エレメントの、ジョイントボールとは反対の側（外側）に配置されていてよい。電子構成エレメントが閉鎖エレメントの、ジョイントボールに面した側（内側）に設けられた場合には、環境に起因する汚れ、損傷またはたとえば熱負荷に対して電子構成エレメントを保護することが一層簡単に可能となる。
【００１１】
電子構成エレメントは閉鎖エレメントに露出したまま配置されていてよい。しかし、閉鎖エレメントに保護エレメントを設けるような構成の方が有利である。この場合、この保護エレメントによって閉鎖エレメントは少なくとも部分的にカバーされており、そして電子構成エレメントは有利には完全にカバーされている。電子構成エレメントが閉鎖エレメントの内側に配置される場合には、保護エレメントはたとえば一般に自動車に用いられるボールジョイント内に存在する潤滑剤をはねつけるために働く。電子構成エレメントが閉鎖エレメントの外側に取り付けられる場合には、保護エレメントの優先課題は環境に起因した不純物をはねつけることである。
【００１２】
保護エレメントは金属、セラミックまたはプラスチックから成るカバーであってよい。このカバーは別体の構成部品としてボールジョイントに取り付けることができる。しかし保護エレメントは、たとえばプラスチックのような電気的に絶縁性の材料から製造されていると有利であり、その場合、プラスチックは特に重量節約をもたらす。
【００１３】
プラスチックから製造された保護エレメントは閉鎖エレメントに被さるようにクランプまたは接着されていてよい。
【００１４】
本発明のさらに別の１構成では、保護エレメント材料が、射出成形法に適したプラスチックであるので、保護エレメントを直接に電子構成エレメントに被さるように射出成形することができる。これにより、保護エレメントを取り付ける必要がなくなり、この場合、さらに特に湿分に対する電子構成エレメントの極めて良好なシールドを実現することができる。
【００１５】
閉鎖エレメントは金属薄板から成るデイスクまたはリングとして製作されていてよい。しかし、閉鎖エレメント自体が電子的なプリント配線板として形成されていると有利である。その場合、プリント配線板上には電子構成エレメントが取り付けられている。したがって、電子構成エレメントは汎用の形式で閉鎖エレメントにろう接することができ、これによりたとえば、プリント配線板に形成された導体路を介した電子構成エレメントのコンタクティングを実現することができる。
【００１６】
電子的なプリント配線板として形成された閉鎖エレメントは、たとえばクラフト紙（Ｈａｒｔｐａｐｉｅｒ）またはセラミックから製造されていてよい。さらに、本発明によれば、電子的なプリント配線板の外側を、金属薄板から成る付加的なディスクまたは付加的なリングによって補強することが可能である。しかし、電子的なプリント配線板として形成された閉鎖エレメントが、ガラス繊維強化プラスチックから製造されていると有利である。このガラス繊維強化プラスチックは、自動車におけるボールジョイントの閉鎖カバーに課せられた機械的な負荷耐性を求める要求を満たす。
【００１７】
電子的なプリント配線板は、表面にのみ配置された導体路を備えていてよい。しかし、電子的なプリント配線板の容積内に導体路を設けることも可能である（多層）。
【００１８】
ハウジングは電子的なプリント配線板に対して電気的に絶縁性であってよい。もちろん、電子的なプリント配線板とハウジングとの直接的な結合によって、ハウジングを付加的なケーブル結合なしに電磁的なシールド部として使用することが可能である。また、ハウジング自体が電子構成エレメントのための冷却体として設計されていてもよい。
【００１９】
自動車の走行状態または積載状態を検出するためには、電子構成エレメントがさらに、ボールジョイントの状態を特徴付ける物理的な量を検出するための、ボールジョイントハウジング内に配置されたているか、またはボールジョイントハウジングに取り付けられているセンサに接続されていてよい。この場合、「ボールジョイントの状態」とは、たとえばボールジョイントハウジングに対するボールスタッドの目下の変位および／または相対回動を意味する。さらに、ボールジョイント内に発生した力を力センサによって検出することができる。したがって、たとえばボールジョイントの検出された状態により、車両上部構造もしくは車両ボディからのホイールの目下の間隔を推量することが可能となる。このような診断によって、車両全体の状態を推量することもできる。
【００２０】
センサは別体のセンサとしてボールジョイント内に配置されていてよいが、しかし、スペース節約の理由からセンサが電子構成エレメントと統合されて形成されている方が有利である。
【００２１】
閉鎖エレメントにはさらに、電子構成アッセンブリを形成する複数の電子構成エレメントが配置されていてよい。しかし、電子構成エレメントが特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）として形成されている方が有利である。これにより、唯一つの電子構成エレメントを用いるだけで多数の種々異なる電気的な切換回路が実現可能となる。このことは本発明によるボールジョイントの大きなスペース節約と高い多種多様性とをもたらす。
【００２２】
電子構成エレメントが信号を外部へ送信できるように、かつ電子構成エレメントへのエネルギ供給が保証されるようにするために、本発明の第１変化形では、閉鎖エレメントに、外部の器具との接続のための、電子構成エレメントに電気的に接続された差込みコネクタが設けられていてよい。
【００２３】
しかし、第２変化形では、ボールジョイントに、電子構成エレメントと電気的に結合された、電磁波を送信するための装置を配置することも可能になる。この装置は、ケーブル接続なしに電子構成エレメントと外部の器具との間での情報交換を可能にする。
【００２４】
電子構成エレメントはケーブル接続を介して自動車の電流供給部に接続されていてよい。さらに、電子構成エレメントに電気エネルギを供給するためにボールジョイント内にバッテリを配置することも可能である。しかし、電子構成エレメントに、この電子構成エレメントを運転するために必要となるエネルギを電磁波の形で外部の送信器から供給する方が有利である。このためには、電子構成エレメントに、ボールジョイント内に配置された、電磁波を受信するための装置が配置されている。この装置はさらに電気的エネルギを蓄えるために蓄え媒体を備えていてよい。この種のエネルギ供給形式では、電子構成エレメントの電力消費量が極めて少なくなるので特に有利である。
【００２５】
以下に、本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２６】
図１には、本発明によるボールジョイントの第１実施例が示されている。この場合、ジョイントボール１とスタッド２とを有するボールスタッド３はジョイントボール１によって回転・旋回可能にボールジョイントハウジング４内に支承されている。ボールスタッド３のジョイントボール１は、ボールジョイントハウジング４内に挿入されたプラスチックから製造されたベアリングシェル５内に配置されており、ボールスタッド３のスタッド２は、ボールジョイントハウジング４に設けられたジョイント開口６を通ってボールジョイントハウジング４から突出している。
【００２７】
ボールジョイントの内部への汚れや湿分の侵入を防止するためには、エラストマから製作されたシールベローズもしくはシールブーツ７が設けられている。このシールブーツ７の一方の端部はボールジョイントハウジング４に固定されており、他方の端部はスタッド２にスライド可能に支承されている。ボールジョイントハウジング４の内部とシールブーツ７の内部とは、それぞれ潤滑剤（図示しない）で充填されており、この潤滑剤はボールジョイントの機械的な特性にボジティブな影響を与えると共に、汚れや湿分の侵入に対する付加的な防護体を形成する。
【００２８】
ボールジョイントハウジング４はフランジ８に一体に結合されていて、ジョイント開口６とは反対の側の端部に取付け開口９を有している。この取付け開口９は電子的なプリント配線板として形成された閉鎖エレメント１０によって閉鎖されている。ボールジョイントハウジング４内でに閉鎖エレメント１０を位置固定するためには、ボールジョイントハウジング４の取付け開口９を取り囲むハウジング縁部が変形加工される。閉鎖エレメント１０の内側には複数の電子構成エレメント１１が配置されており、これらの電子構成エレメント１１はプラスチックから製造された保護エレメント１２によって完全にカバーされている。電子構成エレメント１１の１つは磁界センサ１３として形成されており、この磁界センサ１３はジョイントボール１内に配置された磁石Ｍと協働する。電子構成エレメント１１，１３は少なくとも間接的に、閉鎖エレメント１０の外側に配置された差込みコネクタ１４に電気的に接続されており、運転準備された状態ではこの差込みコネクタ１４を介して電子構成エレメント１１，１３が外部の器具（図示せず）に接続される。さらに、これらの電子構成エレメント１１，１３には運転中に差込みコネクタ１４を介してエネルギが供給される。
【００２９】
図２には、本発明によるボールジョイントの第２実施例が示されている。同じ特徴または同一機能を有する特徴は、第１実施例の場合と同じ符号で示されている。
【００３０】
第２実施例では第１実施例とは異なり、閉鎖エレメント１０の外側に差込みコネクタが設けられていない。それにもかかわらず外部の器具（図示せず）との通信を可能にするために、閉鎖エレメント１０の内側には、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）１５として形成された電子構成エレメントに少なくとも間接的に電気的に接続された送信エレメント１６が設けられており、この送信エレメント１６は、情報を担持した電磁波を送信するために働く。この電磁波は外部の器具によって受信されて評価され得る。外部の器具はこのために適当な受信器と評価装置とを備えている。
【００３１】
さらに、電子構成エレメントの１つが、情報を担持した電磁波を受信するための受信エレメント１７として形成されている。これにより、第２実施例ではボールジョイントと外部の器具との間で、双方向の、ケーブルなしの情報交換が行われる。このためには、外部の器具が適当な送信装置を備えている。
【００３２】
第１実施例とは異なり、閉鎖エレメント１０を位置固定するためには取付け開口９取り囲むハウジング縁部ではなく、別体の固定用クラウン１８が設けられている。このクラウン１８はボールジョイントハウジング４に固定されていて、閉鎖エレメント１０を位置固定するために内方へ向かって縁曲げされている。さらに、ベアリングシェル５を付加的に支持するために、ベアリングシェル５と保護エレメント１２との間には挿入リング１９が設けられている。
【００３３】
図３には、本発明によるボールジョイントの第３実施例が示されている。この場合、同じ特徴または同一機能を有する特徴は、第１実施例および第２実施例の場合と同じ符号で示されている。ボールジョイントハウジング４における閉鎖エレメント１０の位置固定は第１実施例の場合と同様に実現されている。
【００３４】
第３実施例では、第１実施例および第２実施例とは異なり保護エレメントが使用されないので、同じ寸法の場合では閉鎖エレメント１０とジョイントボール１との間に、より大きな（場合によっては潤滑剤で充填された）自由スペースが提供されている。したがって、コンパクトな構造が可能となると同時に、ボールスタッド３のための大きな旋回範囲が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるボールジョイントの第１実施例を示す概略図である。
【図２】
本発明によるボールジョイントの第２実施例を示す概略図である。
【図３】
本発明によるボールジョイントの第３実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  ジョイントボール、  ２  スタッド、  ３  ボールスタッド、  ４  ボールジョイントハウジング、  ５  ベアリングシェル、  ６  ジョイント開口、  ７  シールブーツ、  ８  フランジ、  ９  取付け開口、  １０  閉鎖エレメント、  １１  電子構成エレメント、  １２  保護エレメント、  １３  センサ、  １４  差込みコネクタ、  １５  特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）、  １６  送信ユニット、  １７  受信ユニット、  １８  固定用クラウン、  １９  挿入リング、  Ｍ  磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2005513365.tif 000007
2005513365.tif 000008
2005513365.tif 000009
2005513365.tif 000010
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