Ein derartiges Kugelhülsengelenk ist aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 100 23 602 C2 ein Kugelhülsengelenk mit einem Gelenkgehäuse, einer mit einer kugelförmig ausgebildeten Lagerfläche versehenen Kugelhülse und einer die Lagerfläche umschließenden in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses aufgenommenen Lagerschale, wobei die Kugelhülse mit einer Durchgangsbohrung versehen ist und sich beidseitig aus dem Gehäuse heraus erstreckt.

In modernen Fahrzeugen, z. B. in Fahrzeugen mit Gasentladungslampen (zum Beispiel Xenon-Scheinwerfern) und in Fahrzeugen mit Niveauregulierung, wird die Einfederung des Fahrzeugs regelmäßig über den Einfederungswinkel eines Sensors erfasst, der auch als Höhenstandssensor bezeichnet wird. Dieser Sensor wird als separate Baugruppe im Radkasten verbaut und über ein Gestänge mit einem Lenker verbunden. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass zusätzliche Bauteile benötigt werden, die erstens viel Bauraum in Anspruch nehmen und zweitens recht anfällig für Beschädigungen durch

Steinschlag sind. Drittens ist der Montageaufwand recht hoch und es sind Justierungsschritte erforderlich.

Aus diesem Grund gibt es seit einiger Zeit Bestrebungen, den Höhenstandssensor in der bekannten Form durch einen Sensor zu ersetzen, der in einem Kugelgelenk integriert ist, welches regelmäßig in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt.

Aus der EP 0 617 260 Al ist ein Kugelgelenk mit einer mit einem Gehäuse verbundenen Kugelpfanne und einem mit einem Zapfen verbundenen Kugelkopf bekannt, der drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. In dem Kugelkopf ist ein Permanentmagnet angeordnet, dem ein in dem Gehäuse angeordneter magnetischer Fühler gegenüber liegt. Der magnetische Dipol des Permanentmagneten ist senkrecht zur Längsachse des Kugelzapfens ausgerichtet, wobei ein Faltenbalg zum Schutz des Kugelgelenks vor Umwelteinflüssen vorgesehen ist.

Durch eine Verdrehung des Kugelkopfes in der Kugelpfanne wird der Permanentmagnet mit verdreht, so dass sich das Magnetfeld bezüglich des magnetfeldempfindlichen Fühlers ändert und ein Lagesignal erzeugt wird. Die zusätzlich auftretenden räumlichen Bewegungen können bei entsprechender Auswertung zu Regelungszwecken herangezogen werden.

Aus der DE 101 10 738 Cl ist ein Kugelgelenk mit einem Gehäuseabschnitt und einem einen Bolzenabschnitt und einen Kugelabschnitt aufweisenden Kugelbolzen bekannt, der mit seinem Kugelabschnitt in einer in dem Gehäuseabschnitt vorgesehenen Aufnahme dreh-und schwenkbar gelagert ist. In dem Kugelabschnitt ist ein Pennanentmagnet in radialer Ausrichtung zum Mittelpunkt des Kugelabschnitts angeordnet, wobei ein magnetfeldempfindliches Sensorelement in die Aufnahme integriert ist. Bei einer Drehbewegung des Kugelabschnitts bewegt sich der Permanentmagnet relativ zu dem Sensorelement, so dass die relative Drehlage des Kugelabschnitts in der Aufnahme erfasst werden kann.

Die in einem Kugelgelenk integrierten Sensor/Magnet-Anordnungen sind aber nicht auf ein Kugelhülsengelenk übertragbar, da das Gehäuse eines Kugelhülsengelenks keine dem Gelenkzapfen abgewandte Bodenfläche oder Gehäuseabdeckung aufweist, an dem der

Sensor befestigt werden könnte. Ferner schließt sich an der Stelle, an welcher der Magnet in der Gelenkkugel befestigt ist, bei einer Kugelhülse ein mit einer Durchgangsbohrung versehener Flanschbereich an, so dass ein dort befestigter Magnet die Durchgangsbohrung versperren würde.

Kugelhülsengelenke werden aber zunehmend im Fahrwerk von Personenkraftwagen verwendet, so dass ausgehend von diesem Stand der Technik der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, ein Kugelhülsengelenk zu schaffen, mittels welchem die Verschwenkung und/oder Verdrehung der Kugelhülse relativ zum Gehäuse erfasst werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kugelhülsengelenk mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Kugelhülsengelenk für ein Kraftfahrzeug weist ein Gehäuse und eine sich beidseitig aus dem Gehäuse herauserstreckende und eine Durchgangsbohrung und einen Lagerbereich aufweisende Kugelhülse auf, die mit dem Lagerbereich derart in dem Gehäuse gelagert ist, dass von der Kugelhülse und von dem Gehäuse zwei relativ zueinander drehbare und schwenkbare Gelenkteile gebildet sind. Dabei ist an einem der Gelenkteile ein Sensor angeordnet, der mit einem an dem anderen Gelenkteil angeordneten Signalgeber in Wechselwirkung steht, wobei sowohl der Sensor als auch der Signalgeber zwischen der Durchgangsbohrung und dem Gehäuse bzw. der Gehäusewandung angeordnet sind.

Der Sensor und der Signalgeber bilden zusammen eine Winkelmessanordnung, mit der die Verschwenkung und/oder Verdrehung der Kugelhülse gegenüber dem Gehäuse bestimmt werden kann. Somit ist es gelungen, ein Kugelhülsengelenk zu schaffen, in dem eine Winkelmessanordnung integriert ist, welche zu Steuerungs-und Regelungszwecken im Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Die Integration der Winkelmessanordnung in das Kugelhülsengelenk ist insbesondere durch die radiale Anordnung von Sensor und

Signalgeber hinsichtlich der Längsachse des Gelenks bzw. der unausgelenkten Kugelhülse möglich geworden.

Der Sensor kann am Gehäuse und der Signalgeber an der Kugelhülse befestigt sein.

Bevorzugt ist jedoch der Sensor in der Kugelhülse, insbesondere im Lagerbereich angeordnet, wohingegen der Signalgeber am Gehäuse befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass der regelmäßig größer als der Sensor dimensionierte Signalgeber nicht in die wegen der Durchgangsbohrung relativ dünne Kugelhülse integriert werden muss.

Für die Sensoren haben sich insbesondere wegen der Störunempfindlichkeit Magnetfeldsensoren als geeignet erwiesen, wobei der Signalgeber als Magnet ausgebildet ist, der ein Elektromagnet oder ein Permanentmagnet sein kann. Dabei benötigt letzterer nicht einmal elektrische Leitungen oder eine Stromversorgung und ist damit einfach zu montieren. Ferner kann der Magnet ringförmig bzw. zylindrisch ausgebildet sein und die Kugelhülse insbesondere im Lagerbereich umgeben. Ein derartiger Magnet kann zum Beispiel durch ein magnetisches Polrad gebildet werden, bei dem sich Bereiche mit entgegengesetzter radial ausgerichteter magnetischer Polung in der Mantelfläche des Magneten rings der Zylinderachse abwechseln. Für die Magnetfeldsensoren können magnetoresistive Sensoren verwendet werden, die sich insbesondere zur Erfassung von Winkeländerungen zwischen Magnet und Sensor eignen.

Die Kugelhülse kann unmittelbar im Gehäuse gelagert sein. Vorteilhaft ist aber eine Lagerschale in dem Gehäuse vorgesehen, in welcher der Gelenkbereich der Kugelhülse gelagert ist, so dass die Reibungseigenschaften des Gelenks durch geeignete Materialauswahl für die Lagerschale verbessert werden können. Die Lagerschale kann zwischen dem Magnet und der Kugelhülse angeordnet sein, wobei die Lagerschale insbesondere aus einem nichtmagnetischen Material beschaffen ist, so dass das von dem Magneten hervorgerufene Magnetfeld nicht von der Lagerschale geschwächt wird und den in der Kugelhülse angeordneten Sensor in ausreichendem Maße durchfluten kann.

Die Wechselwirkung zwischen dem Magnet und dem Sensor kann auch dadurch erhöht werden, dass der Magnet an der Innenwandung des Gehäuses unmittelbar anliegend angeordnet ist, welche z. B. aus einem ferromagnetischen Material besteht.

Die Kugelhülse kann einteilig ausgebildet sein. Bevorzugt besteht die Kugelhülse aber aus einer Innenhülse und einer konzentrisch zu dieser angeordneten Außenhülse. In diesem Fall kann die Außenhülse an die gewünschten Reibeigenschaften des Gelenks angepasst werden, wohingegen die Innenhülse zur Aufnahme von axialen Kräften ausgelegt wird.

Die Wandstärke der Außenhülse kann gering sein. Ferner kann die Außenhülse durch ein nichtspanabhebendes Umformverfahren, insbesondere als Hydroform-Teil hergestellt sein, so dass auf eine spanabhebende Bearbeitung der Oberfläche des Gelenkbereichs verzichtet werden kann.

Die Innenhülse und die Außenhülse können kraftschlüssig miteinander verbunden sein.

Bevorzugt ist die Außenhülse aber in axialer Richtung formschlüssig an der Innenhülse festgelegt, so dass eine axiale Verschiebung der Außenhülse relativ zur Innenhülse selbst dann sicher verhindert werden kann, wenn die Außenhülse und die Innenhülse ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten aufweisen sollten. Die Innenhülse kann einteilig ausgebildet sein. Zur einfacheren Montage ist die Innhülse aber bevorzugt zweiteilig ausgelegt, wobei ein erstes Innenhülsenteil von der einen Seite und das andere Innenhülsenteil von der anderen Seite in die Außenhülse eingeschoben werden kann.

Im Lagerbereich der Kugelhülse kann zwischen der Innenhülse und der Außenhülse ein Holraum ausgebildet sein, in welchem der Sensor angeordnet ist. In diesem Fall ist der Sensor gut vor äußeren Einflüssen geschützt. Wird als Sensor ein Magnetfeldsensor verwendet, so besteht die Außenhülse bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Material, welches das von dem Magnet hervorgerufene Magnetfeld möglichst wenig abschwächt.

Die elektrischen Leitungen zum Kontaktieren des Sensors können zwischen der Innenhülse und der Außenhülse verlegt werden, wobei zur einfacheren Leitungsführung eine Axialnut in der Innenhülse ausgebildet sein kann. Die Leitungen, die insbesondere an einem Ende der Kugelhülse aus dem Bereich zwischen der Innenhülse und der Außenhülse

herausgeführt werden, können auch als in oder auf einer Leiterplatte angeordnete Leiterbahnen ausgelegt sein, wobei die Leiterplatte in die Axialnut eingebracht wird.

Ferner kann eine Anordnung bzw. ein zweites Gehäuse zum Kontaktieren des Sensors an dem Ende der Kugelhülse angeordnet sein, an dem die Leitungen aus dem Bereich zwischen der Innenhülse und der Außenhülse herausgeführt sind. In diese Anordnung kann ein Stecker integriert sein, wobei die Anordnung bevorzugt als Steckergehäuse ausgebildet ist.

Wird das erfindungsgemäße Kugelgelenk zum Beispiel im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, so kann die Winkelmessanordnung unter anderem für eine Niveauregelung oder eine Scheinwerfemachführung verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen : Figur 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenks, Figur 2 eine Schnittansicht des Magneten der Ausführungsform entlang der Linie A-A'in Figur 1 und Figur 3 eine Schnittansicht der Leiterplatte der Ausführungsform entlang der Linie A-A' in Figur 1.

Aus Figur 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelhülsengelenks ersichtlich, wobei in einem Gehäuse 1 ein Magnet 2 und eine Lagerschale 3 angeordnet sind, in welcher eine sich beidseitig aus dem Gehäuse 1 heraus erstreckende und einen Lagerbereich 4 aufweisende Kugelhülse 5 mit ihrem Lagerbereich 4 drehbar und schwenkbar gelagert ist. Dabei ist die Kugelhülse 5 aus einer zweiteiligen Innenhülse 6 und einer Außenhülse 7 zusammengesetzt, welche den kugelförmigen Lagerbereich 4 aufweist, wohingegen die beiden Teile 6a und 6b der mit einer Durchgangsbohrung 8 versehenen Innenhülse 6 die beiden Endbereiche bzw. Flanschbereiche 5a und 5b der Kugelhülse 5 aufweisen.

Die beiden Teile 6a und 6b der Innenhülse 6 sind außerhalb des Gehäuses 1 an ihrer Außenseite jeweils mit einer Erhebung 9 und eine Vertiefung 10 versehen, in welche eine an der Innenseite der Außenhülse 7 vorgesehene Erhebung 11 eingreift, wobei die Erhebung 9 in eine an der Innenseite der Außenhülse 7 vorgesehene Vertiefung 12 eingreift, so dass die Außenhülse 7 in axialer Hinsicht formschlüssig an der Innenhülse 6 festgelegt ist.

Zwischen der insbesondere als Hydroform-Teil ausgebildeten Außenhülse 7 und der Innenhülse 6 ist im Lagerbereich 4 ein Hohlraum 4a vorgesehen, in dem ein insbesondere als magnetoresistiver Sensor ausgebildeter Magnetfeldsensor 13 angeordnet ist, der mit dem von dem Magnet 2 hervorgerufenen Magnetfeld in Wechselwirkung steht. Der Sensor 13 ist mit elektrischen Leitungen 14 (siehe Figur 3) verbunden, die in einer Leiterplatte 15 verlaufen, welche in einer in die Außenfläche der Innenhülse 6 eingebrachten Axialnut 16 angeordnet ist. Die Axialnut 16 verläuft parallel zur Längsachse 17 der Kugelhülse 5 und erstreckt sich aus dem Hohlraum 4a heraus bis zum Endbereich 5a, an welchem ein Steckergehäuse 18 mit Kontaktflächen 19 befestigt ist, die über eine im Steckergehäuse 18 integrierte Leiterplatte 18a mit den elektrischen Leitungen 14 verbundenen sind, so dass der Sensor 13 über die Kontaktflächen 19 in dem Steckergehäuse 18 kontaktiert werden kann.

Das Gehäuse 1 ist ringförmig ausgebildet und besteht insbesondere aus ferromagnetischem Stahl, wobei der zylindrisch ausgebildete Magnet 2 mit seiner Außenwandung an der Innenwandung des Gehäuses 1 anliegt. In dem Magneten 2 ist die ringförmige Lagerschale 3 angeordnet, wobei der Magnet 2 und die Lagerschale 3 zwischen zwei Verschlussringen 20 in dem Gehäuse 1 gehalten sind, die jeweils in eine in der Innenwandung des Gehäuses 1 vorgesehene Nut 21 eingreifen, die durch Umbiegen des jeweiligen Gehäuserands gebildet werden kann. Zwischen den Verschlussringen 20 und den Endbereichen des Außenrings 7 ist jeweils ein Dichtungsbalg 22 angeordnet, der über Spannringe 23 und 24 an dem Außenring 7 bzw. an dem Verschlussring 20 gehalten ist.

Aus Figur 2 ist eine Schnittansicht des zylindrischen Magneten 2 entlang der Linie A-A' aus Figur 1 ersichtlich, welcher als Polrad ausgebildet ist. Das Polrad weist mehrere radial

magnetisierte Bereiche 25 auf, wobei die jeweils durch einen Pfeil 26 angedeutete Magnetisierung von zwei benachbarten Bereichen in radialer Hinsicht entgegengesetzt orientiert ist.

Aus Figur 3 ist eine Schnittansicht der Leiterplatte 15 entlang der Linie A-A'aus Figur 1 ersichtlich, wobei die elektrischen Leitungen 14 innerhalb der Leiterplatte 15 verlaufen und oberflächlich isoliert sind.

Die Lagerschale 3 ist bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Kunststoff und die Außenhülse 7 bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Metall ausgebildet, so dass das von dem Magnet 2 hervorgerufene Magnetfeld im Bereich des Sensors 13 möglichst wenig durch die Lagerschale 3 und durch die Außenhülse 7 abgeschwächt ist.

Bezugszeichenliste 1 Gehäuse 2 Magnet 3 Lagerschale 4 Lagerbereich 4a Hohlraum 5 Kugelhülse 5a, 5b Endbereiche bzw. Flanschbereiche der Kugelhülse 6 Innenhülse 6a, 6b Teile der Innenhülse 7 Außenhülse 8 Durchgangsbohrung 9 Erhebung in Innenhülse 10 Vertiefung in Innenhülse 11 Ergebung in Außenhülse 12 Vertiefung in Außenhülse 13 Sensor 14 elektrische Leitungen 15 Leiterplatte 16 Axialnut 17 Längsachse der Kugelhülse 18 Steckergehäuse 18a im Steckergehäuse integrierte Leiterplatte 19 Kontaktfläche 20 Verschlussring 21 Nut in Gehäuse 22 Dichtungsbalg 23,24 Spannringe 25 radial magnetisierter Bereich des Magneten 26 Pfeil, der die Magnetisierung eines Bereichs repräsentiert