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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Positionssensor, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 1 491 771 B1 ist ein Sensor bekannt, der zwei zueinander beabstandete Trägerfolien aufweist, die jeweils zumindest eine Elektrode aufweisen. Ferner ist der bekannte Sensor mit einem weichmagnetischen Betätigungskörper ausgestattet, der sich entlang einer der Trägerfolien erstreckt und außerdem an dieser befestigt ist. Der Sensor kann berührungslos mittels magnetischer Kräfte betätigt werden. Dies erfolgt bspw. mit Hilfe eines Dauermagneten, der an einer vom Betätigungskörper abgewandten Seite des Sensors entlang des Sensors positionierbar ist. An der jeweiligen Position des Dauermagneten wird der Betätigungskörper lokal angezogen, wodurch dieser die eine Trägerfolie, an der er angeordnet ist, lokal gegen die andere Trägerfolie andrückt, was zu einer entsprechenden, lokalen Kontaktierung der Elektroden in einer der Magnetposition zugeordneten Relativlage führt. Durch Auswerten eines Sensorsignals, das mit Hilfe einer, die Elektroden umfassenden Schaltung generiert wird, lässt sich die Position der Kontaktierung am Sensor relativ genau ermitteln.
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Die Trägerfolien werden üblicherweise aus einem Kunststoff hergestellt, wodurch der Sensor extrem preiswert realisierbar ist. Sofern der Sensor bei höheren Umgebungstemperaturen eingesetzt werden soll, werden die Trägerfolien relativ weich, wodurch es bei einer stationären Betätigung des Sensors zu einem Kriechverhalten im Kunststoff der lokal verformten Trägerfolie kommen kann, was zu bleibenden Verformungen innerhalb der Trägerfolie führen kann. Insbesondere kann die jeweilige Trägerfolie dadurch mit der Zeit wellig werden, wodurch die Gefahr von Selbstauslösungen und Fehlauslösungen erhöht ist. Des Weiteren wird durch die weiche Trägerfolie der Bereich, in dem die lokale Auslenkung zur Kontaktierung der Elektroden erfolgt, größer, was sich nachteilig auf die Linearität des Sensors und auf die Reproduzierbarkeit der Positionserfassung auswirkt. Darüber hinaus führt die Vergrößerung des Kontaktbereichs auch zu einer relativ großen Hysterese im Sensor, was die Zuverlässigkeit der generierten Signale beeinträchtigt.
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Aus der
US 5 074 053 A ist ein gattungsgemäßer Sensor bekannt, der sich dadurch auszeichnet, dass er zusätzlich einen dauermagnetischen Rückstellkörper aufweist, der sich entlang einer der Trägerfolien an einer vom Betätigungskörper abgewandten Seite erstreckt. Beim bekannten Sensor ist der Rückstellkörper quer zur Betätigungsstrecke des Sensors nur in einen einzigen Nordpol und einen einzigen Südpol unterteilt.
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Aus der
US 5 999 083 A ist ein anderer Sensor bekannt, bei dem beiderseits des Betätigungskörpers jeweils ein dauermagnetischer Rückstellkörper vorgesehen ist, die beide parallel zur Betätigungsstrecke des Sensors in mehrere, einander abwechselnde Nordpole und Südpole unterteilt sind, um so den Betätigungskörper in eine Mittellage zu zentrieren.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Sensor der Eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Betriebssicherheit, auch bei höheren Temperaturen auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Sensor mit einem dauermagnetischen Rückstellkörper auszustatten. Mit Hilfe dieses Rückstellkörpers wird der weichmagnetische Betätigungskörper permanent in einen unverformten Ausgangszustand angezogen bzw. vorgespannt. Hierdurch werden der Betätigungskörper und der Rückstellkörper entlang derselben Trägerfolie, jedoch an voneinander abgewandten Seiten angeordnet, sodass der Rückstellkörper den Betätigungskörper an die besagte Trägerfolie anliegend anzieht. In seinem Ausgangszustand erzeugt der Betätigungskörper keine Kontaktierung zwischen den Elektroden, wodurch die Gefahr einer Selbstauslösung erheblich reduziert ist. Des Weiteren reduziert der Rückstellkörper die Größe des Kontaktbereichs im Falle einer lokalen Auslenkung des Betätigungskörpers. Die Betätigung des Betätigungskörpers erfolgt zweckmäßig in einem lokal begrenzten Bereich, insbesondere im Falle von magnetischen Anziehungskräften, die ein berührungsloses Betätigen des Sensors ermöglichen. Benachbart zum betätigten Bereich angeordnete Bereiche des Betätigungskörpers werden vom dauermagnetischen Rückstellkörper zurückgehalten bzw. entgegen der lokal auslenkenden Betätigungskraft angezogen. Hierdurch wird die räumliche Ausdehnung des biegeverformten Bereichs des Betätigungskörpers signifikant reduziert. Der reduzierte Kontaktbereich erhöht die Linearität des Sensors und reduziert die Hysterese des Sensors.
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Bei höheren Umgebungstemperaturen ist es außerdem möglich, dass die Anziehungskraft des Rückstellkörpers ggf. entstandene Deformationen des Folienkörpers „heilt”, indem der magnetische Rückstellkörper ein Kriechen des Kunststoffes in den Ausgangszustand zur Rückgängigmachung der Deformationen unterstützt.
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Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Rückstellkörper quer zu einer Betätigungsstrecke des Sensors, entlang welcher der Sensor lokal betätigbar ist, in mehrere, einander abwechselnde Nordpole und Südpole segmentiert. Durch diese Segmentierung des Rückstellkörpers wird erreicht, dass die magnetischen Feldlinien, die der Rückstellkörper erzeugt, relativ nahe am Rückstellkörper bleiben. Hierdurch kann der Rückstellkörper hinsichtlich seiner magnetischen Anziehungskraft eine vergleichsweise hohe Nahwirkung, jedoch so gut wie keine Fernwirkung erzielen. Dadurch ist es bspw. möglich, den jeweiligen Rückstellkörper flach, also mit deutlich geringerer Dicke als Länge und Breite, auszugestalten, insbesondere als Folienkörper. Außerdem kann dadurch die Beeinflussung einer berührungslosen, mittels magnetischen Kräften arbeitenden Betätigung des Sensors reduziert werden.
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Sofern der Rückstellkörper einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die Trägerfolie, kann es zweckmäßig sein, mehrere Rückstellkörper vorzusehen, die entlang der Trägerfolie nebeneinander angeordnet sind. Die nebeneinander angeordneten Rückstellkörper wirken parallel und erzeugen im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie ein durchgehender Rückstellkörper. Durch die Trennung benachbarter Rückstellkörper kommt es im Falle thermischer Ausdehnung zu keiner oder nur zu einer reduzierten Wechselwirkung zwischen den Rückstellkörpern und der Trägerfolie.
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Alternativ ist es ebenso möglich, den wenigstens einen Rückstellkörper mit einem thermischen Dehnungseffekte kompensierenden Struktur auszustatten. Bspw. kann der Rückstellkörper mit einer Vielzahl von Schlitzen ausgestattet werden, die eine Längsdehnung des Rückstellkörpers erleichtern.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, den Betätigungskörper, sofern nur ein Betätigungskörper vorgesehen ist, oder zumindest einen Betätigungskörper, sofern mehrere Betätigungskörper vorgesehen sind, als elektrisch leitendes Kontaktelement auszugestalten, das bei der Betätigung des Sensors zumindest eine Elektrode der jeweiligen Trägerfolie unmittelbar elektrisch kontaktiert. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher und preiswerter Aufbau, da insbesondere auf eine Trägerfolie, die zwischen den Elektroden und dem Betätigungskörper angeordnet ist, verzichtet werden kann. Ferner reduzieren sich die zur Betätigung erforderlichen Kräfte, da keine durch die Deformation des Betätigungskörpers zu verformende Trägerfolie vorhanden ist.
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Vorteilhaft kann der als Kontaktelement ausgestaltete Betätigungskörper lose in einen Zwischenraum eingelegt sein, der zwischen zwei Trägerfolien ausgebildet ist. Mit anderen Worten, der als Kontaktelement ausgestaltete Betätigungskörper muss nicht an der Trägerfolie befestigt sein, entlang der er sich erstreckt. Die ordnungsgemäße Positionierung des Betätigungskörpers erfolgt dann ausschließlich durch den Rückstellkörper, wodurch der Betätigungskörper an der Trägerfolie zwischen Betätigungskörper und Rückstellkörper anliegt. Das lose Anliegen führt außerdem dazu, dass der Betätigungskörper bei seiner lokalen Deformation die zugehörige Trägerfolie nicht mitnehmen muss. Somit führt auch diese Maßnahme zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit des Sensors.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen Längsschnitt durch einen Sensor,
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2 einen Querschnitt des Sensors aus 1 in einem betätigten Bereich,
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3 einen Querschnitt des Sensors aus 1 in einem unbetätigten Bereich,
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4 einen Längsschnitt des Sensors wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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5 einen Querschnitt des Sensors aus 4 in einem betätigten Bereich,
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6 einen Querschnitt des Sensors aus 4 in einem unbetätigten Bereich,
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7 einen vergrößerten Querschnitt des Sensors wie in 2,
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8 eine perspektivische, auseinander gezogene Darstellung des Sensors aus 1,
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9 eine stark vereinfachte, perspektivische Darstellung einer Schaltung des Sensors,
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10 eine Darstellung wie in 9, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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11–13 jeweils eine stark vereinfachte Draufsicht auf einen Rückstellkörper des Sensors bei verschiedenen Ausführungsformen.
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Entsprechend den 1–10 umfasst ein Sensor 1, bei dem es sich bevorzugt um einen Positionssensor handelt, zumindest zwei zueinander beabstandete Trägerfolien 2, 3, 4, 5. Bei der Ausführungsform der 1–3 sind drei Trägerfolien vorgesehen, nämlich eine erste Trägerfolie 2, eine zweite Trägerfolie 3 und eine dritte Trägerfolie 4. Bei der in den 4–6 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich eine vierte Trägerfolie 5 vorgesehen. Grundsätzlich sind jedoch nur zwei Trägerfolien, nämlich die erste Trägerfolie 2 und die zweite Trägerfolie 3 erforderlich. Zumindest eine dieser beiden Trägerfolien 2, 3 weist zumindest eine Elektrode 6 auf, die einen Bestandteil einer in den 9 und 10 in zwei Varianten vereinfacht wiedergegebenen Sensorschaltung 7 bzw. 7' bildet. Die jeweilige Schaltung 7, 7' ist bevorzugt als Potentiometerschaltung ausgestaltet, sodass es sich beim Sensor 1 bevorzugt um ein Potentiometer handelt.
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Die Sensorschaltung 7, 7' umfasst in der Variante gemäß 9 zwei Elektroden 6, nämlich eine als Widerstandsbahn ausgestaltete Widerstandselektrode 8 und eine Kollektorelektrode 9. Durch eine Betätigung des Sensors 1, die in den 9 und 10 durch einen Pfeil 10 angedeutet ist, kommt es lokal zu einer Kontaktierung der Kollektorelektrode 9 mit der Widerstandselektrode 8, was in den 9 und 10 durch einen Doppelpfeil 11 angedeutet ist. Bei der in 9 gezeigten Ausführungsform wird hierzu die Kollektorelektrode 9 relativ zur Widerstandselektrode 8 bewegt.
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Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform umfasst die Sensorschaltung 7' drei Elektroden 6. Zusätzlich zur Widerstandselektrode 8 und zur Kollektorelektrode 9 ist hier noch eine Konnektorelektrode 12 bzw. ein Konnektor 12 vorhanden, der relativ zu den beiden anderen Elektroden 8, 9 beweglich ist. Die Kollektorelektrode 9 verläuft hier parallel und neben der Widerstandselektrode 8 auf derselben Trägerfolie 2. Bei einer Betätigung 10 des Sensors 1 wird die Konnektorelektrode 12 lokal verformt, derart, dass sie sowohl die Widerstandselektrode 8 als auch die Kollektorelektrode 9 kontaktiert und dadurch elektrisch leitend miteinander verbindet.
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Ferner weist der Sensor 1 entsprechend den 1 bis 8 zumindest einen weichmagnetischen Betätigungskörper 13 auf. Dieser ist zweckmäßig bahnenförmig oder folienartig ausgestaltet. Bevorzugt handelt es sich beim Betätigungskörper 13 um eine Metallfolie, vorzugsweise aus ferromagnetischem Eisen. Der Betätigungskörper 13 erstreckt sich entlang einer der Trägerfolien, hier entlang der zweiten Trägerfolie 3. Bevorzugt ist die Widerstandselektrode 8 an der ersten Trägerfolie 2 angebracht, insbesondere im Siebdruckverfahren. Bei der Ausführungsform der 1–3 ist genau ein Betätigungskörper 13 vorgesehen. Im Unterschied dazu zeigen die 4–6 eine Ausführungsform, bei der zumindest zwei Betätigungskörper 13 vorgesehen sind, die einen Betätigungskörperstapel 14 bilden. Es ist klar, dass grundsätzlich auch mehr als zwei Betätigungskörper 13 in diesem Stapel 14 vorhanden sein können.
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Der hier vorgestellte Sensor 1 ist außerdem mit zumindest einem dauermagnetischen Rückstellkörper 15 ausgestattet. Dieser erstreckt sich ebenfalls entlang einer der Trägerfolien, hier entlang der zweiten Trägerfolie 3. Dabei erstrecken sich der jeweilige Betätigungskörper 13 und der Rückstellkörper 15 entlang derselben Trägerfolie, also entlang der zweiten Trägerfolie 3, jedoch an voneinander abgewandten Seiten. Der dauermagnetische Rückstellkörper 15 erzeugt magnetische Anziehungskräfte, die den weichmagnetischen Betätigungskörper 13 durch die zweite Trägerfolie 3 hindurch anziehen, wodurch der Betätigungskörper 13 in einen unbetätigten Ausgangszustand gegen die zweite Trägerfolie 3 anliegend angezogen bzw. vorgespannt wird.
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Der Betätigungskörper 13 erstreckt sich zweckmäßig über die gesamte Länge der Widerstandselektrode 8, um an jeder Stelle der Widerstandselektrode 8 eine lokale Kontaktierung mit der Kollektorelektrode 9 erzielen zu können. Der Betätigungskörper 15 erstreckt sich zweckmäßig über die gesamte Länge des Rückstellkörpers 13, um ihn über seine gesamte Länge möglichst gleichmäßig anziehen zu können.
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In den 1, 2, 4, 5 und 7 ist eine externe Betätigungseinrichtung 16 dargestellt, die zur Betätigung des Sensors 1 dient. Im Beispiel ist die Betätigungseinrichtung 16 zur Erzeugung einer berührungslosen Betätigung ausgestaltet. Sie ist hierzu zweckmäßig als Magnetkrafterzeuger konzipiert. Im Beispiel ist die Betätigungseinrichtung 16 als Permanentmagnet mit einem Nordpol N und einem Südpol S dargestellt. Es ist klar, dass es sich bei der Betätigungseinrichtung 16 auch um einen Elektromagneten handeln kann. Die Betätigungseinrichtung 16 ist entsprechend einem Doppelpfeil 17 relativ zum Sensor 1 entlang einer sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Sensors 1 erstreckenden Betätigungsstrecke verstellbar. Sie erzeugt eine lokal wirkende, magnetische Anziehungskraft 18, die den wenigstens einen Betätigungskörper 13 entsprechend der relativen Position der Betätigungseinrichtung 16 lokal anzieht, derart, dass sich der jeweilige Betätigungskörper 13 lokal elastisch biegeverformt. Hierdurch kommt es zu der weiter oben erläuterten elektrischen Kontaktierung zwischen Widerstandselektrode 8 und Kollektorelektrode 9. Dies ermöglicht der Schaltung 7 die Generierung eines Positionssignals, das an entsprechenden Kontakten des Sensors 1 abgreifbar ist.
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Der Rückstellkörper 15 ist zweckmäßig so angeordnet, dass er den jeweiligen Betätigungskörper 13 entgegen der Wirkrichtung der Anziehungskraft 18 magnetisch anzieht. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen bewirkt die Anziehungskraft 18 der Betätigungseinrichtung 16 eine lokale Verformung des jeweiligen Betätigungskörpers 13 in Richtung zur ersten Trägerfolie 2, also weg von der zweiten Trägerfolie 3. Der Rückstellkörper 15 zieht nun den Betätigungskörper 13 in der Gegenrichtung an, also weg von der ersten Trägerfolie 2 in Richtung zur zweiten Trägerfolie 3. Durch die Wirkung des Rückstellkörpers 15 kann eine Fehlauslösung des Sensors 1, insbesondere eine Selbstauslösung, vermieden werden, da der Rückstellkörper 15 den Betätigungskörper 13 beabstandet zur ersten Trägerfolie 2 positioniert. Ferner führt die magnetische Anziehung des Rückstellkörpers 15 dazu, dass sich ein Verformungsbereich 19, der sich durch die Anziehungskraft 18 der Betätigungseinrichtung 16 durch lokale Deformation des Betätigungskörpers 13 ausbildet, nur über einen sehr begrenzten Bereich des Rückstellkörpers 13 ausbilden kann. Denn unmittelbar benachbart zur Position der Betätigungseinrichtung 16 wirken die Anziehungskräfte des Rückstellkörpers 15 so stark, dass sie die Anziehung und Verformung des Betätigungskörpers 13 durch die Betätigungseinrichtung 16 behindern bzw. Verhindern. Die Linearität des Sensors 1 sowie sein Hystereseverhalten werden dadurch verbessert.
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Um die Wechselwirkung zwischen der magnetischen Anziehungskraft 18 der Betätigungseinrichtung 16 und der magnetischen Anziehungskraft des Rückstellkörpers 15 an der jeweiligen lokalen Position der Betätigungseinrichtung 16 zu reduzieren, kann entsprechend 7 vorgesehen sein, den jeweiligen Rückstellkörper 15 im gezeigten Querschnitt, also quer zu einer Betätigungsstrecke des Sensors 1 hinsichtlich seiner Polarisierung zu segmentieren, derart, dass sich in dieser Querrichtung mehrere Nordpole N und mehrere Südpole S abwechseln. Die sich dabei ausbildenden magnetischen Feldlinien 19 erzeugen kaum Fernwirkung, wirken jedoch im Nahbereich relativ stark. Hierdurch kann der Rückstellkörper 15 vergleichsweise flach ausgestaltet werden. Insbesondere ist es möglich, den Rückstellkörper 15 bandförmig oder folienartig auszugestalten.
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Bei der in den 1–3 gezeigten Ausführungsform kann der Betätigungskörper 13 als elektrisch leitendes Kontaktelement ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der als Kontaktelement ausgestaltete Betätigungskörper 13 elektrisch leitend beschichtet sein oder aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, z. B. aus einer weichmagnetischen Metallfolie. Dieser Betätigungskörper 13 ist hier in einem ersten Zwischenraum 21 angeordnet, der zwischen der ersten Trägerfolie 2 und der zweiten Trägerfolie 3 ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, mit Hilfe des Betätigungskörpers 13 die jeweilige Elektrode der ersten Trägerfolie 2 unmittelbar elektrisch zu kontaktieren. Dabei ist es insbesondere möglich, den Betätigungskörper 13 als Kollektorelektrode 9 gemäß der Sensorschaltung 7 aus 9 zu verwenden. Ebenso ist es möglich, den Betätigungskörper 13 entsprechend der Sensorschaltung 7' der 10 als Konnektor 12 oder Konnektorelektrode 12 zu verwenden.
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Besonders vorteilhaft ist bei dieser in den 1–3 gezeigten Ausführungsform der Umstand, dass es möglich ist, den Betätigungskörper 13 in den ersten Zwischenraum 21 lose einzulegen. Mit anderen Worten, es ist keine Befestigung des Betätigungskörpers 13 an der zweiten Trägerfolie 3 erforderlich. Erkennbar kann der Betätigungskörper 13 bei seiner Betätigung im Deformationsbereich 19 von der zweiten Trägerfolie 3 abheben. Die zweite Trägerfolie 3 muss dann nicht biegeweich sein. Da die zweite Trägerfolie 3 somit nicht mitdeformiert werden muss, kann der Sensor 1 vergleichsweise sensibel ausgestaltet werden. Eine Fehlkontaktierung bzw. Selbstauslösung wird effektiv durch den Rückstellkörper 15 vermieden, der den Betätigungskörper 13 an der zweiten Trägerfolie 3 zur Anlage bringt, zumindest überall dort, wo keine Anziehungskraft 18 der Betätigungseinrichtung 16 wirkt.
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Zwischen der zweiten Trägerfolie 3 und der dritten Trägerfolie 4 ist ein zweiter Zwischenraum 22 ausgebildet, in dem der Rückstellkörper 15 untergebracht ist. Die dritte Trägerfolie 4 bildet dabei eine Art Deckel und kann insbesondere eine größere Dicke aufweisen, als die anderen Trägerfolien 2, 3. Ebenso kann diese als Deckel wirkende dritte Trägerfolie 4 als magnetisches Rückflussblech ausgestaltet sein, um die erforderlichen magnetischen Anziehungskräfte 18 für eine ordnungsgemäße Betätigung des Sensors 1 zu reduzieren.
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Die in den 4–6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 1–3 gezeigten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass zwischen der ersten Trägerfolie 2 und der zweiten Trägerfolie 3 eine weitere Trägerfolie, nämlich die vierte Trägerfolie 5 angeordnet ist. Hierdurch wird der zwischen der ersten Trägerfolie 2 und der zweiten Trägerfolie 3 vorhandene erste Zwischenraum 21 unterteilt, nämlich in einen die Elektroden 6 aufweisenden Kontaktierungsraum 23 und einem den wenigstens einen Betätigungskörper 13 aufnehmenden Betätigungsraum 24. Bei dieser Ausführungsform weist die vierte Trägerfolie 5 an ihrer der ersten Trägerfolie 2 zugewandten Seite ebenfalls eine Elektrode 6 auf, die als elektrisch leitende Kontaktelektrode ausgestaltet ist und die im Folgenden ebenfalls mit 6 bezeichnet wird. Diese Kontaktelektrode 6 kann bei einer Ausgestaltung der Schaltung 7 gemäß 9 die Kollektorelektrode 9 bilden oder bei einer Ausgestaltung der Schaltung 7' gemäß 10 die Konnektorelektrode 12 bzw. den Konnektor 12 bilden. Bei dieser in den 4–6 gezeigten Ausführungsform muss mit Hilfe des Betätigungskörpers 13 besagte Trägerfolie, also die vierte Trägerfolie 5 lokal deformiert werden, um die gewünschte Kontaktierung der Elektroden 6 zu erzielen. Hierzu sind erhöhte magnetische Kräfte erforderlich. Zum einen ist die vierte Trägerfolie 5 hierzu biegeweich ausgestaltet. Zum anderen kommen zu diesem Zweck hier mehrere Betätigungskörper 13 zum Einsatz, die besagten Betätigungskörperstapel 14 bilden. Innerhalb des Betätigungskörperstapels 14 sind die jeweiligen Betätigungskörper 13 relativ zueinander in Scherrichtung elastisch angeordnet und/oder relativ zueinander in Scherrichtung beweglich angeordnet. Die Scherrichtung erstreckt sich dabei in einer Ebene, in welcher der jeweilige Betätigungskörper 13 im undeformierten Zustand, also im Ausgangszustand liegt. Durch die Stapelbildung können in Verbindung mit der Beweglichkeit in Scherrichtung die Betätigungskräfte der einzelnen Betätigungskörper 13 addiert werden, während die zum Verformen der einzelnen Betätigungskörper 13 erforderliche Kraft im Wesentlichen gleich bleibt. Um die relative Beweglichkeit der Betätigungskörper 13 innerhalb des Stapels 14 zu erleichtern, kann vorgesehen sein, zumindest einen der Betätigungskörper 13 an einer einem benachbarten Betätigungskörper 13 zugewandten Seite mit einer Antihaft-Beschichtung auszustatten. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, zwischen benachbarten Betätigungskörpern 13 ein Antihaft-Mittel anzuordnen, wie z. B. ein Antihaft-Öl oder eine Antihaft-Folie.
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Im Beispiel der 4–6 ist zwischen dem Betätigungskörper 13, der zur zugehörigen Trägerfolie 5 proximal angeordnet ist, und dieser Trägerfolie 5 ein Distanzelement 25 angeordnet. Dieses erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des jeweiligen Betätigungskörpers 13. Es ist jedoch deutlich weniger breit als der Betätigungskörper 13. Hierdurch ist eine Konzentration der Betätigungskräfte des Betätigungskörpers 13 auf die Breite des Distanzelements 25 möglich, was die zur Betätigung erforderliche lokale Durchbiegung der betreffenden Trägerfolie 5 vereinfacht. Auch zwischen benachbarten Betätigungselementen 13 können derartige Distanzelemente 25 vorhanden sein. Innerhalb des Stapels 14 können die Betätigungskörper 13 lose aufeinander bzw. auf den Distanzelementen 25 aufliegen. Ebenso ist es möglich, eine dauerelastische Klebverbindung zu verwenden, um die Betätigungskörper 13 aneinander oder an den Distanzelementen 25 zu fixieren.
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Zur Realisierung der einzelnen Zwischenräume 21, 22, 23, 24 können bei den hier gezeigten Ausführungsformen entsprechend geformte Rahmenelemente 26, 27, 28 zum Einsatz kommen, um die jeweiligen Trägerfolien 2, 3, 4, 5 beabstandet zueinander zu positionieren. Hierzu ist ein erstes Rahmenelement 26 in 1 zwischen der ersten Trägerfolie 2 und der zweiten Trägerfolie 3 angeordnet, um den ersten Zwischenraum 21 auszubilden. Ein zweites Rahmenelement 27 ist zwischen der zweiten Trägerfolie 3 und der dritten Trägerfolie 4 zur Ausbildung des zweiten Zwischenraums 22 angeordnet. Bei der in den 4–6 gezeigten Ausführungsform befindet sich das erste Rahmenelement 26 zwischen der ersten Trägerfolie 22 und der vierten Trägerfolie 5, um den Kontaktierungsraum 23 auszubilden. Ein drittes Rahmenelement 28 befindet sich hier zwischen dem vierten Folienkörper 5 und dem zweiten Folienkörper 3, um den Betätigungsraum 24 auszubilden. Die Rahmenelemente 26, 27, 28 können aus Folienmaterial bzw. aus Folien hergestellt sein.
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Bei den hier vorgestellten Ausführungsformen sind die Zwischenräume 21 und 22 bzw. 21–24 nach außen hermetisch abgedichtet, wodurch der Sensor 1 eine geschlossene Einheit bildet. Hierdurch sind seine Komponenten staubgeschützt, schmutzgeschützt und feuchtigkeitsgeschützt.
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Gemäß den 1–7 kann der Sensor 1 auf einem beliebigen, vorzugsweise ebenen, Träger 29 montiert werden, der vergleichsweise biegesteif ausgestaltet ist. Besagter Träger 29 ist zweckmäßig für die magnetischen Anziehungskräfte 18 durchlässig.
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Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Sensor 1 als linearer Weggeber ausgestaltet, der sich durch eine geradlinige Betätigungsstrecke auszeichnet. Es ist klar, dass der Sensor 1 bei einer anderen Ausführungsform auch als Weggeber mit gebogener Betätigungsstrecke oder auch als Winkelgeber mit kreisbogenförmiger Betätigungsstrecke ausgestaltet sein kann.
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Grundsätzlich kann der Rückstellkörper 15 lose in den Zwischenraum 22 zwischen den benachbarten Trägerfolien 3, 4 eingelegt sein. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Rückstellkörper 15 mit der Trägerfolie, hier mit der zweiten Trägerfolie 3 fest verbunden ist, entlang der sich auch der jeweilige Betätigungskörper 13 erstreckt. Zweckmäßig kann hierzu eine dauerelastische Klebverbindung verwendet werden. Sofern der Rückstellkörper 15 einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die damit fest verbundene Trägerfolie 3 aufweist, kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, entsprechend 11 mehrere einzelne Rückstellkörper 15 vorzusehen, die entlang der jeweiligen Trägerfolie 3 nebeneinander, nämlich in Richtung der Betätigungsstrecke benachbart, angeordnet sind. Zwischen benachbarten Rückstellkörpern 15 können sich dann – je nach Temperatur – mehr oder weniger große Lücken 30 ausbilden.
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Bei anderen Ausführungsformen, bei denen nur ein Rückstellkörper 15 verwendet wird, ist es entsprechend den 12 und 13 möglich, den Rückstellkörper 15 mit einer Struktur zu versehen, die thermische Dehnungseffekte kompensiert. Zweckmäßig erfolgt die Strukturierung des jeweiligen Rückstellkörpers 15 dabei so, dass die Kompensation der thermischen Dehnungseffekte durch elastische Verformung erfolgt. Denkbar ist bspw. gemäß 12 eine mäanderförmige Ausgestaltung des Rückstellkörpers 15. Der Rückstellkörper 15 kann mit dieser Mäanderstruktur, also mit den aufeinander folgenden Schlaufen hergestellt sein. Entsprechend 13 ist es ebenso möglich, den bandförmig oder streifenförmig hergestellten Rückstellkörper 15 mit einer Vielzahl von seitlichen Einschnitten 31 zu versehen, die in Richtung der Betätigungsstrecke abwechselnd von den beiden Längsseiten des Rückstellkörpers 15 beginnen und sich bis in die Nähe der anderen Längsseite erstrecken. Hierdurch entsteht letztlich ebenfalls eine mäanderförmige Struktur.
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Alternativ kann eine derartige thermisch bedingte Dehnungseffekte kompensierende Struktur auch mittels einer entsprechenden Perforation realisiert werden. Eine derartige Perforation kann bspw. auch bei der in den 4–6 gezeigten Ausführungsform dazu genutzt werden, die bei der Betätigung des Sensors 1 zu verformende vierte Trägerfolie 5 biegeweicher zu gestalten. Die vierte Trägerfolie 5 kann gemäß den 4 bis 6 z. B. in streifenförmigen Abschnitten 32, die im Querschnitt des Sensors 1 zwischen dem Rahmenelement 28 und dem Distanzelement 25 angeordnet sind, eine solche, die Biegeverformbarkeit unterstützende Perforation aufweisen.
