DE112009003688B4

DE112009003688B4 - Linearpositionssensor mit Drehblockiervorrichtung

Info

Publication number: DE112009003688B4
Application number: DE112009003688T
Authority: DE
Inventors: William Storrie; Robert Newman
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2029-11-21
Also published as: US20130176018A1; US9347795B2; US8400142B2; DE112009003688T5; WO2010068241A1; CN202101680U; US20100127697A1

Abstract

Eine Drehblockiervorrichtung oder -anordnung zum Verhindern der Drehung eines Magneten in einem Linearpositionssensor und zum Beseitigen des Risikos unerwünschter Magnetfeldmessungen und korrekter Sensorsignal-Ausgänge. In einer Ausführung ist die Drehblockiervorrichtung eine Drehblockierplatte, die mit denn Gehäuse des Linearpositionssensors und einem Magnetträger fest verbunden ist, welcher mindestens einen Finger hat, der in eine Auf nahme in einem Rand oder Körper des Magnetträgers hineinreicht, um den Magnetträger an einer Drehung relativ zur Platte zu hindern. In einer anderen Ausführung umfasst der Magnetträger einen Keil, und der Magnet hat eine Nut. Der Keil ragt in die Nut zum Verhindern der Drehung des Magnets im Magnetträger.

Description

Querbeziehung zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil des Anmeldedatums und der Offenbarung der vorläufigen U. S. Anmeldung Nr. 61/200,244 vom 26. November 2008, die ausdrücklich durch Rückbeziehung einschließlich aller darin genannten Referenzen einbezogen wird.
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Linearpositionssensoren und insbesondere auf Vorrichtungen zum Verhindern einer Drehung des in einem berührungslosen Linearpositionssensor eingesetzten Magnets.
Hintergrund der Erfindung
Das Erfassen einer Position wird dazu gebraucht, elektronisch die Position oder Bewegung eines mechanischen Bauteils zu überwachen. Ein Positionssensor erzeugt ein elektrisches Signal, das sich mit der Position des fraglichen Bauteils verändert. Elektrische Positionssensoren sind in zahlreichen Produkten vorgesehen. Beispielsweise erlauben Positionssensoren das Überwachen und elektronische Steuern des Zustandes verschiedener Kraftfahrzeug-Komponenten.
Ein Positionssensor muss genau sein, d. h. muss basierend auf der gemessenen Position ein entsprechendes elektrisches Signal abgeben. Wenn dieses ungenau ist, kann der Positionssensor die korrekte Bewertung und Steuerung der Position des überwachten Bauteiles behindern.
Typischerweise ist es ein Erfordernis, dass ein Positionssensor hinreichend messgenau ist. Jedoch kann die beim Messen einer Position erforderte Präzision offenkundig von den besonderen Einsatzbedingungen abhängen. In einigen Anwendungsfällen ist eine grobe Anzeige der Position erforderlich, z. B. eine Anzeige, ob ein Ventil meist offen oder meist geschlossen ist. In anderen Anwendungsfällen kann eine genauere Anzeige der Position erfordert sein.
Ein Positionssensor sollte auch hinreichend langlebig in der Umgebung sein, in der er platziert ist. Beispielsweise kann ein Positionssensor, der in einem Kraftfahrzeugventil eingesetzt ist, nahezu ständige Bewegung im Betrieb des Kraftfahrzeuges erfahren. Solch ein Positionssensor sollte aus mechanischen und elektrischen Bauteilen konstruiert sein, die dem Sensor genügende Genauigkeit und Präzision während seiner vorgesehenen Lebensdauer trotz beträchtlicher mechanischer Schwingungen und thermischer Extremwerte und Gradienten gewährleisten.
In der Vergangenheit waren Positionssensoren typisch von der ”Kontakt”-Bauart. Ein kontaktierender Positionssensor erfordert körperlichen Kontakt zum Erzeugen eines elektrischen Signals. Kontakt-Positionssensoren bestehen typisch aus Potentiometern, die elektrische Signale erzeugen, welche als Funktion der Bauteil-Positionen variieren. Kontakt-Positionssensoren sind generell genau und präzise. Leider begrenzt Verschleiß aufgrund des Kontaktes während der Bewegung ihre Lebensdauer. Auch durch den Kontakt erzeugte Reibung kann die Wirkung des Bauteils verschlechtern. Ferner kann in einen potentiometrischen Sensor eindringendes Wasser diesen außer Betrieb setzen.
Ein Fortschritt in der Sensortechnologie wurde durch Entwickeln berührungsloser Positionssensoren erzielt. Ein berührungsloser Positionssensor (”NPS”) erfordert keinen körperlichen Kontakt zwischen dem Signalerzeuger und dem Sensorelement. Stattdessen nutzt ein NPS Magnete zum Erzeugen von Magnetfeldern, die in Funktion der Position variieren, sowie Vorrichtungen zum Detektieren variierender Magnetfelder, um die Position des zu überwachenden Bauteils zu erfassen. Häufig wird eine Halleffekt-Vorrichtung eingesetzt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das von der Stärke und Polarität des Magnetflusses abhängt, der an der Vorrichtung herrscht. Die Halleffekt-Vorrichtung kann körperlich mit dem zu überwachenden Bauteil verbunden sein und bewegt somit den stationären Magnet (oder die Magneten), wenn das Bauteil sich bewegt. Umgekehrt kann die Halleffekt-Vorrichtung stationär sein, wobei der Magnet (die Magneten) mit dem zu überwachenden Bauteil verbunden ist (sind). In beiden Fällen kann die Position des zu überwachenden Bauteils durch das elektrische Signal bestimmt werden, das von der Halleffekt-Vorrichtung erzeugt wird.
Die DE 10 2005 024 101 A1 , die DE 20 308 810 U2 und die EP 1 662 232 A1 zeigen Beispiele für solche berührungslosen Positionssensoren, die auf oder in einem längsbeweglichen Schaft aufgebracht sind.
Der Einsatz eines NPS ergibt verschiedene besondere Vorteile im Vergleich zum Einsatz eines kontaktierenden Positionssensors. Da ein NPS keinen körperlichen Kontakt zwischen dem Signalerzeuger und dem Sensorelement erfordert, ergibt sich im Betrieb weniger Verschleiß, was zu größerer Lebensdauer des Sensors führt. Der Einsatz eines NPS ist ferner wegen des Fehlens jeglichen körperlichen Kontaktes zwischen den zu überwachenden Gegenständen vorteilhaft, und für den Sensor selbst ergibt sich ein reduzierter Nachlauf.
Wenngleich der Einsatz eines NPS verschiedene Vorteile zeitigt, gibt es auch Nachteile, die überwunden werden müssen, um einen NPS als einen zufriedenstellenden Positionssensor für viele Anwendungen auszuweisen. Unregelmäßigkeiten oder Schwächen des Magnets können Präzision und Genauigkeit eines NPS verschlechtern. Genauigkeit und Präzision eines NPS können ferner durch mechanische Schwingungen und Störungen beeinflusst werden, denen ein Sensor ausgesetzt sein kann, was den Magnet oder den Magnetträger zu einer Drehung veranlassen kann. Da es keinen körperlichen Kontakt zwischen dem zu überwachenden Bauteil und dem Sensor gibt, ist es möglich, dass der Magnet oder der Magnetträger aufgrund solcher Schwingungen und Störungen aus ihrer Ausrichtung gebracht werden. Eine Fehlausrichtung oder Verdrehung des Magnets bezüglich des Sensors kann dazu führen, dass in dem gemessenen Magnetfeld jede besondere Stellung nicht diejenige ist, die sie in der ursprünglichen Ausrichtung war. Weil das gemessene Magnetfeld verschieden von demjenigen bei korrekter Ausrichtung sein kann, kann die erfasste Position ungenau sein. Auch die Linearität der Magnetfeldstärke kann bezüglich des resultierenden Signals zu Besorgnis führen.
Abriss der Erfindung
Die Erfindung sieht einen Linearpositionssensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 6 vor. Ausgestaltungen der Erfindung sind in diesen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung ist allgemein auf einen Linearpositionssensor gerichtet, der ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Magnetträger, einen in dem Magnetträger untergebrachten Magnet und unterschiedliche Ausführungen von Drehblockiervorrichtungen umfasst, die dem Magnetträger zugeordnet sind, um eine Drehung des Magnets abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung vermeidet und das Risiko unerwünschter Magnetfeldmessungen und unkorrekter Sensorsignal-Ausgaben eliminiert.
In einer Ausführung umfasst der Magnetträger eine Basis mit mindestens einer darin vorgesehenen Aufnahme, und die Drehblockiervorrichtung umfasst eine Drehblockierplatte, welche mit dem Gehäuse und dem Magnetträger verbunden ist, und der Magnetträger umfasst mindestens einen Finger, der in die Aufnahme in der Basis des Magnetträgers hineinreicht, um eine Drehung des Magnetträgers und somit eine Drehung des Magnets zu verhindern.
In einer Ausführung umfasst die Basis des Magnetträgers einen Umfangsrand, und die Aufnahme ist von einer Nut gebildet, die am Umfangsrand des Magnetträgers geformt ist.
In einer anderen Ausführung umfasst die Basis des Magnetträgers eine untere Fläche, und die Aufnahme ist von einer Nut in der unteren Fläche des Magnetträgers gebildet. Die Nut kann ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Schlitz sein, der in der unteren Fläche des Magnetträgers ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführung umfasst die Basis des Magnetträgers entgegengesetzte obere und untere Flächen, und die Aufnahme ist von einem Durchgangsloch gebildet, das sich zwischen den oberen und unteren Flächen des Magnetträgers erstreckt.
In noch einer anderen Ausführung umfasst die Drehblockierplatte mindestens einen darin geformten inneren Schlitz, welcher den Finger bildet, und dieser Finger kann an der unteren Fläche der Basis des Magnetträgers anliegen und darauf eine Kraft ausüben.
In noch einer weiteren Ausführung umfasst der Magnetträger ein Magnetgehäuse mit einer inneren Fläche mit einem von einem Vorsprung gebildeten Keil, und die Drehblockiereinrichtung umfasst eine Nut in dem Magnet. Der Vorsprung am Magnetträger reicht in die Nut des Magnets, um dessen Drehung zu verhindern. Der Vorsprung kann an einer innenseitigen Fläche des Magnetgehäuses geformt sein, und die Nut kann in einer außenseitigen Fläche des Magnets ausgebildet sein. Alternativ kann der Vorsprung an einer Grundfläche des Magnetgehäuses geformt sein, und die Nut kann von einer äußeren Bodenfläche des Magnets ausgebildet sein. Ferner kann das Magnetgehäuse mindestens eine Klaue aufweisen, die von einem oberen Umfangsrand desselben absteht, und eine andere Nut kann in einer äußeren oberen Fläche des Magnets ausgebildet sein und die Klaue sich in die Nut in der äußeren oberen Fläch des Magnets erstrecken.
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungen der Erfindung, aus den Zeichnungen und aus den beigefügten Ansprüchen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Merkmale der Erfindung sind am besten aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen verständlich wie folgt:
1 ist eine vertikale Teilschnittansicht in perspektivischer Darstellung eines Linearpositionssensors mit einer ersten Ausführung einer Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination oder -Vorrichtung gemäß der Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach 1;
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Magnetträgers und der Drehblockierplatte nach den 1 und 2;
4 ist eine aufgebrochene perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung einer Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination gemäß der Erfindung;
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Ausführung nach 4, die mit der Basis im Inneren eines Linearpositionssensors nach 1 verbunden ist;
6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach den 4 und 5;
7 ist eine aufgebrochene vertikale Teilschnittansicht in perspektivischer Darstellung einer dritten Ausführung einer Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination gemäß der Erfindung, und zwar verbunden mit der Basis im Inneren eines Linearpositionssensors nach 1;
8 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Magnetträgers und der Drehblockierplatte nach 7;
9 ist eine perspektivische Unteransicht der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach den 7 und 8;
10 ist eine perspektivische, aufgebrochene Draufsicht einer anderen Ausführung einer Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination gemäß der Erfindung, und zwar verbunden mit der Basis im Inneren eines Lineaarpositionssensors nach 1;
11 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach 10;
12 ist eine aufgebrochene perspektivische Explosionsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach 10;
13 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination gemäß der Erfindung;
14 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach 13, und zwar verbunden mit der Basis im Inneren eines Linearpositionssensors gemäß 1;
15 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach den 13 und 14;
16 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Magnetträger-/Drehblockiermagnet-Kombination gemäß der Erfindung;
17 ist ein horizontaler Querschnitt der Magnetträger-/Drehblockiermagnet-Kombination nach 16, wobei der Drehblockiermagnet in dem Magnetträger gesichert ist;
18 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer anderen Ausführung einer Magnetträger-/Drehblockiermagnet-Kombination gemäß der Erfindung; und
19 ist eine aufgebrochene perspektivische Draufsicht auf die Magnetträger-/Drehblockiermagnet-Kombination gemäß 18.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungen
Eine erste Ausführung einer Drehblockier-Magnetträger-/Drehblockierplatten-Vorrichtung oder -Kombination 25 gemäß der Erfindung ist in den 1 bis 3 dargestellt, die eine Drehblockierscheibe oder -platte 27 und einen Magnetträger 29 umfasst.
Die Drehblockierscheibe oder -platte 27 hat eine kreisförmige solide Basis 28, einen äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Umfangsrand 31, eine zentrale Durchgangsbohrung oder -öffnung 33 und mehrere Laschen oder Finger 35 und 37, die nach außen und oben weg vom Umfangsrand 31 vorkragen und sich um die Basis 28 in äquidistantem Abstand und alternierend weg erstrecken. Die Drehblockierscheibe oder -platte 27 kann aus Metallblech gestanzt sein. Die Laschen oder Finger 35 sind breiter und kürzer als die Laschen oder Finger 37.
Der Magnetträger 29 hat eine generell kreisförmige Basis 41 mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden äußeren Umfangsrand 43, ein vertikales, hohles Magnetrohr oder -gehäuse 45, das sich von einem zentralen Abschnitt der Basis 41 im wesentlichen normal nach oben erstreckt, und mehrere Aufnahmen in Gestalt von Aussparungen, Nuten, Einschnitten oder Schlitzen 47, welche im Umfangsrand 43 geformt sind und um die Basis 41 mit äquidistantem Abstand voneinander verteilt sind. Der Magnetträger 29 kann aus einem beliebigen geeigneten thermoplastischen Werkstoff bestehen.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Drehblockierscheibe oder -platte 27 flach auf die Basisplatte 80 eines Bechers 82 aufgesetzt, der im Inneren des Linearpositionssensors 10 so platziert ist, dass die zentrale Öffnung 33 in der Drehblockierplatte 27 auf eine zentrale Öffnung 85 in der Basisplatte 80 des Bechers 82 des Linearpositionssensors 10 ausgerichtet ist. Der Linearpositionssensor 10 umfasst außerdem einen langgestreckten, generell zylindrisch geformten Schaft 84, der sich durch die miteinander fluchtenden Öffnungen 33 und 85 in der Platte 27 bzw. der Basisplatte 80 erstreckt. Der Schaft 84 hat einen Kopf 86 einer Breite größer als der Durchmesser des Schaftes 84 und eine Umfangsaussparung oder -nut in der Mantelfläche des Schaftes unterhalb des Kopfes 86, wobei diese Umfangsnut eine von dem Kopf 86 beabstandete Schulter 90 bildet. Die Drehblockierplatte 27 und die Basis 80 sind zusammen mit einem Teil einer Membran 87 zwischen der Basis 80 und einer anderen Platte 89 unterhalb der Membran 87 zwischen Kopf 86 und Schulter 90 des Schaftes 84 sandwichartig aufgenommen, um die Platte 27 an die Basis 80 des Bechers 82 anzuklemmen und die Platte 27 von einem Bewegen oder Drehen relativ zum Becher 82 abzuhalten.
Wie in. den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Magnetträger 29 auf die Drehblockierplatte 27 so aufgesetzt, dass die untere Fläche der Basis 41 des Magnetträgers 29 an der oberen Fläche der Basis 28 der Drehblockierplatte 27 anliegt; der Umfangsrand 43 der Basis 41 des Magnetträgers 29 liegt an der Innenseite aller Laschen oder Finger 35 der Basis 28 der Drehblockierplatte 27 an; und die Finger 37 sind auf die Einschnitte 47 ausgerichtet. Die Finger 37 sind aus ihren Stellungen gemäß 3 in ihre umgekrempelten Stellungen gemäß den 1 und 2 einwärts gebogen, in welchen die Finger 37 in den entsprechenden Einschnitten 47 platziert sind und an der Fläche 41 des Magnetträgers 29 anliegen, um diesen an einer Drehung relativ zur Platte 27 zu hindern, was seinerseits den Magnet 100 (1) im Magnetträger 29 an einer Drehung relativ zum Sensor 102 (1), abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung hindert, um das Risiko unakzeptabler Abweichungen der von dem Sensor 102 erzeugten Signale zu eliminieren. Dies ist selbstverständlich insofern wichtig als jegliche Abweichungen der Drehbewegung des Magnetes 100 aus der ursprünglich programmierten Magnetstellung unerwünschte Magnetfeldschwankungen erzeugen und damit inkorrekte Signalausgaben bewirken können.
Eine andere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung 125 gemäß der Erfindung ist in den 4 bis 6 gezeigt.
Die Antiblockier-Anordnung 125 umfasst eine Antiblockierscheibe oder -platte 127 und einen Magnetträger 129. Die Antiblockierplatte 127 hat eine kreisförmige solide Basis oder Platte 128, einen äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rand 131, eine zentrale Öffnung 133 und mehrere Laschen oder Finger 137, die vom Rand 131 der Platte 27 nach oben und aufwärts wegragen und sich mit äquidistantem Abstand um die Basis 128 erstrecken. Die Basis 128 hat ferner mehrere innere, U-förmige äquidistante Schlitze 130, die mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende, nach aufwärts ragende vorgespannte Klauen, Laschen oder Finger 132 bilden. Die Drehblockierscheibe oder -platte 129 kann aus Metallblech gestanzt sein.
Der Magnetträger 129, der aus einem beliebigen thermoplastischen Werkstoff bestehen kann, umfasst eine allgemein kreisförmige Basis 141 mit einem äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Umfangsrand 143 und einem zentralen, generell zylindrischen, hohlen Magnetrohr oder -gehäuse 145, das sich von der Mitte der Basis 141 nach oben erstreckt.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Drehblockierscheibe oder -platte 127 auf die Basis 80 des Bechers 82 im Inneren des Linearpositionssensors 10 aufgesetzt, und der Schaft 84 sichert die Platte 127 an einer Drehbewegung relativ zur Basis 80 in gleicher Weise wie die Platte 27 der Drehblockieranordnung 25. Insoweit wird auf die obige Beschreibung der Anbringung der Platte 27 der Anordnung 25 an der Basis 80 verwiesen.
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist die Bodenfläche der Basis 141 des Magnetträgers 129 auf die obere Fläche der Basis 128 der Platte 127 so aufgesetzt, dass die Klauen 132 der Basis 128 der Platte 127 an der Bodenfläche der Basis 141 des Magnetträgers 129 anliegt. Laschen bzw. Finger 137 der Basis 141 des Magnetträgers 129 sind umgebogen und einwärts in Anlage an die obere Fläche der Basis 141 gekrempelt, um die Basis 141 und damit den Magnetträger 129 an der Platte 127 zu sichern und so eine Drehung des Magnetträgers 129 relativ zur Platte 127 sowie eine Drehung des Magnets 100 (1) relativ zum Sensor 102 (1), abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung, zu verhindern und so das Risiko unerwünschter magnetischer Feldmessungen und inkorrekter Sensorsignal-Ausgaben zu eliminieren.
Gemäß dieser Ausführung übt die von den Laschen 137 erzeugte Krempelkraft auf die Basis 141 eine nach unten gerichtete, gegen die Basis 141 wirkende Kraft aus, welche ihrerseits die vorgespannten Klauen oder Laschen 137 an der Platte 127 zu einer Abflachung zwingen. Die vorgespannten Klauen 137 können sich aber auch mit dem thermoplastischen Material der Basis 141 als Folge einer Wärme-Exponierung biegen, um Kriecheffekte zu vermindern und eine Drehung des Magnetträgers 129 zu eliminieren.
Eine andere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung 125 gemäß der Erfindung ist in den 7 bis 9 gezeigt. Die Drehblockier-Anordnung 125 umfasst eine Drehblockierscheibe oder -platte 227 und einen Magnetträger 229.
Die Drehblockierscheibe oder -platte 227 hat eine kreisförmige Basis 228, einen äußeren Umfangsrand 231, einen zentrale Öffnung 233 und mehrere Klauen 237, die von dem Umfangsrand 231 nach außen und generell in Normalrichtung nach oben ragen. Bei der gezeigten Ausführung sind die Klauen 237 um die Basis 228 äquidistant verteilt. Jede Klaue 237 hat ein Paar scharfe Spitzen 238, die sich generell normal nach innen auf entgegengesetzten Seiten jeder Klaue 237 erstrecken. Die Drehblockierscheibe oder -platte 227 kann aus Metallblech gestanzt sein.
Der Magnetträger 229, der aus jedem geeigneten thermoplastischen Werkstoff bestehen kann, hat eine generell kreisförmige Basis 241 mit einem äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Umfangsrand 243, ein vertikales, zylindrisches hohles Magnet- oder Gehäuserohr 245, das sich von einem zentralen Abschnitt der oberen Fläche oder Stirnfläche der Basis 241 nach oben erstreckt, und eine ringförmige, sich in Umfangsrichtung erstreckende innere Aufnahme in Form eines Schlitzes 244, der in der Bodenfläche einer Stirnfläche der Basis 241 geformt ist.
Wie 7 zeigt, ist die Platte 227 der Drehblockier-Anordnung 225 auf die Basis 80 des Bechers 82 in dem Linearpositionssensor 10 aufgesetzt und starr mit dem Schaft 84 des Linearpositionssensors 10 in gleicher Weise verbunden wie die Platte 27 der Drehblockieranordnung 25, so dass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann.
Wie in den 7 und 9 gezeigt ist, ist die Bodenfläche oder Stirnfläche der Basis 241 des Magnetträges 229 auf die obere Fläche der Basis 228 der Platte 227 so aufgesetzt, dass die Klauen 237 der Platte 227 auf entsprechende Abschnitte des Schlitzes 244 in der Bodenfläche der Basis 241 des Magnetträgers 229 ausgerichtet sind und sich in diese hinein erstrecken. Die scharfen Spitzen 238 jeder Klaue 237 haben eine Länge, die größer als die Breite des Schlitzes ist, so dass die Spitzen 238 nach dem Einsetzen der Klauen 237 in den Werkstoff der Basis 241 einstechen, um den Magnetträger 229 an der Platte 227 zu sichern und eine Drehung des Magnetträgers 229 relativ zur Platte 227 zu verhindern, was seinerseits eine Drehung des Magnets 100 (1) relativ zum Sensor 102 (1), abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung, verhindert, um das Risiko unerwünschter Magnetfeldmessungen und inkorrekter Sensorsignal-Ausgaben zu eliminieren.
Die 10 bis 12 zeigen eine weitere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung 325 gemäß der Erfindung, welche eine Drehblockierscheibe oder -platte 327 und einen Magnetträger 329 aufweist.
Die Drehblockierscheibe oder -platte 327 hat eine kreisförmige Basis 328, einen äußeren Umfangsrand 331, eine zentrale Öffnung 333 und mehrere Finger 337, die von dem Umfangsrand 31 nach auswärts und generell in Normalrichtung nach oben ragen und um die Basis 328 äquidistant verteilt sind. Die Drehblockierscheibe oder -platte 327 kann aus Metallblech gestanzt sein.
Der Magnetträger 329, der aus jeglichem geeigneten thermoplastischen Werkstoff bestehen kann, hat eine generell kreisförmige Basis 341 mit einem äußeren Umfangsrand 343, ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse 345, welches sich von der Mitte der oberen Fläche der Basis 341 in Normalrichtung nach oben erstreckt, mindestens eine Aufnahme in Gestalt einer Aussparung, einer Nut, eines Einschnittes oder eines Schlitzes 344 in dem Umfangsrand 343 des Basis 341 und mehrere innere Aufnahmen in Gestalt von Durchgangslöchern oder Öffnungen 346 in der Basis 341, die sich von der oberen Fläche zur unteren Fläche erstrecken. Die Durchgangslöcher 346 sind rund um die Basis 341 äquidistant verteilt angeordnet.
Wie in 11 gezeigt ist, ist eine Drehblockierscheibe oder -platte 327 auf die Basis 80 des Bechers 82 innerhalb des Linearpositionssensors 10 aufgesetzt, und der Schaft 84 des Linearpositionssensors 10 verbindet und sichert die Platte 327 mit und an dem Becher 82 in gleicher Weise wie vorher bezüglich der Platte der Drehblockier-Anordnung beschrieben ist und somit auf diese frühere Beschreibung verwiesen werden kann.
Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, ist der Magnetträger 329 im Inneren des Bechers 82 des Linearpositionssensors 10 so untergebracht und aufgesetzt, dass die Bodenfläche der Basis 341 des Magnetträgers 329 auf die obere Fläche der Basis 328 der Platte 327 zu liegen kommt, wobei die Finger 337 der Platte 327 mit den jeweils entsprechenden Durchgangslöchern 346 in der Basis 329 des Magnetträgers 341 ausgerichtet sind und durch diese hindurch greifen, um eine Drehung des Magnetträgers relativ zur Platte 327 zu verhindern und somit ein Verdrehen des Magnets 100 (1) relativ zum Sensor 102 (1), abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehmessung, zu unterbinden und das Risiko unerwünschter magnetischer Feldmessungen und inkorrekter Sensorsignal-Ausgaben zu eliminieren.
Wie auch in den 10 bis 12 gezeigt ist, umfasst der Linearpositionssensor 10 zusätzlich einen äußeren Ring 390 einschließlich einer Lasche 392, die von einem inneren Umfangsrand 394 des Ringes 390 generell in Normalrichtung nach außen und abwärts ragt.
Der Ring 390 ist in den Becher 82 des Linearpositionssensors 10 so eingesetzt, dass er die Oberfläche des Umfangsrandes 343 der Basis 341 des Magnetträgers 329 umgibt und daran anliegt, wobei die Lasche 392 in die Nut 344 im Rand 342 der Basis 341 des Magnetträgers 329 eingreift, um ein Drehen des Ringes 390 relativ zum Magnetträger 329 und zum Becher 82 zu verhindern.
13 bis 15 zeigen eine weitere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung 425 gemäß der Erfindung, die eine Drehblockierscheibe oder -platte 427 und einen Magnetträger 429 aufweist.
Die Drehblockierscheibe oder -platte 427 hat eine kreisförmige Basis 428, einen äußeren Umfangsrand 431, eine zentrale Öffnung 433, mehrere Krempellaschen 437, die vom Umfangsrand 431 nach außen und oben wegragen und mehrere langgestreckte Arme 439, die ebenfalls vom Umfangsrand 431 nach außen wegragen. Die Finger 437 und Arme 439 sind um die Basis 428 mit Abstand und alternierend äquidistant verteilt angeordnet. Die Laschen 437 sind in 15 in ihrer nicht gekrempelten Position mit Orientierung generell in Normalrichtung zur Basis 428 der Platte 427 gezeigt. Die Arme 439 erstrecken sich im Umfangsrand 431 der Platte 427 generell koplanar mit der Basis 428. Jeder Arm 439 hat ein distales hochgebogenes Ohr 440, das sich vom distalen Ende jedes Armes 439 generell in Normalrichtung nach oben erstreckt.
Der Magnetträger 429 hat eine generell kreisförmige Basis 441 mit einem äußeren Umfangsrand 443 und ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse 445, das sich von der Mitte der Basis 441 generell in Normalrichtung nach oben erstreckt.
Wie in 14 gezeigt ist, ist die Platte 427 auf die Basis 80 des Bechers 82 im Inneren des Linearpositionssensors 10 aufgesetzt und daran gesichert, und der Schaft 84 verbindet und sichert die Platte 427 an dem Becher in gleicher Weise wie vorher bezüglich der Platte 27 der Drehblockier-Anordnung 25 beschrieben ist, so dass auf die dortige Beschreibung bezüglich der Platte 27 und der Anordnung 25 verwiesen werden kann.
Zusätzlich ist in 14 gezeigt, dass die äußere Stirn jedes Ohrs 440 der Arme 439 der Platte 427 an der Innenfläche einer der Windungen 497 einer Schraubenfeder 495 anliegend positioniert ist, welche ebenfalls im Inneren des Linearpositionssensors 10 untergebracht und auf die Basis 80 des Bechers 82 in dem Linearpositionssensor 10 aufgesetzt ist, um eine konzentrische Positionierung und Zusammendrückung der Feder 495 im Linearpositionssensor zu ermöglichen und das Risiko der Kollision zu eliminieren und die axiale Druckkraft im Inneren des Linearpositionssensors zu kontrollieren.
Wie 14 zeigt, ist der Magnetträger 429 in dem Inneren des Linearpositionssensors 10 in einer Weise untergebracht und aufgesetzt, gemäß der die untere Fläche der Basis 441 des Magnetträgers 429 auf der oberen Fläche der Basis 428 der Platte 427 aufliegt; das Rohr 445 ist kolinear mit dem Schaft 84 ausgerichtet, und der Umfangsrand 443 der Basis 441 des Magnetträgers 429 liegt an der Innenfläche der entsprechenden Krempellaschen 437 der Platte 427 an. Die Laschen 437 sind einwärts gebogen und an der oberen Fläche oder Stirnfläche des Basis 429 des Magnetträgers 429 anliegend umgekrempelt, um den Magnetträger 429 an der Platte 427 zu sichern und so ein Verdrehen des Magnetträgers 24 und des Magnets 100 (1) relativ zum Sensor 102 (1) abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung zu vermeiden, um das Risiko unerwünschter magnetischer Feld- und Signalschwankungen wie oben beschrieben zu eliminieren.
Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, versteht sich, dass ein Kompression-O-Ring zwischen der unteren Fläche der Basis 441 des Magnetträgers 429 und der oberen Fläche oder Stirnfläche der Basis 428 der Platte 427 sandwichartig zwischengelegt sein kann, um die Krempelaktion und die Verbindung zwischen der Platte 427 und dem Magnetträger 429 zu verbessern.
Die 16 und 17 zeigen eine Drehblockieranordnung 525 gemäß der Erfindung, die einen Magnetträger 529 und einen Drehblockiermagnet 590 aufweist.
Der Magnetträger 529 hat eine generell kreisförmige Basis 541 mit einem äußeren Umfangsrand 543 und ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse 545, das sich von der Mitte der Basis 541 generell in Normalenrichtung nach oben erstreckt. In der Ausführung nach den 16 und 17 umfasst der Umfangsrand 543 des Magnetträgers 529 zusätzlich ein Paar gradlinig begrenzte Segmente 593 und 595, die ein Paar Ausrichtmerkmale zum automatisierten Zuführen des Magnetträgers 529 bei der Montage bilden. Das Rohr 545 hat eine innere zylindrische Fläche 544 mit einem Keil 546 in Gestalt eines langgestreckten, sich über die Länge des Rohrs 545 erstreckenden Vorsprungs oder Höckers 546, der generell normal zur Basis 541 orientiert ist. Die innere zylindrische Fläche 544 des Rohrs 545 hat ferner mehrere langgestreckte, zu einander mit Abstand parallele Quetschrippen 548, die sich parallel zu und im Abstand von dem langgestreckten Keil 546 um den Umfang der inneren Fläche 544 verteilt sind.
Der Magnet 590 hat die Gestalt eines langgestreckten Voll-Zylinders, der Fuß- und Kopfflächen 592 und 594 sowie eine äußere längliche Mantelfläche 596 mit einer darin vorgesehenen langgestreckten Nut oder Aussparung 598 aufweist, die sich generell zwischen den Fuß- und Kopfflächen 594 und 592 erstreckt.
Wie in 17 gezeigt ist, ist der Magnet 590 in das Innere des Rohrs 545 eingeschoben und gesichert derart, dass der Keil 546 im Rohr 445 auf die Nut 598 ausgerichtet und darin aufgenommen ist. Der Durchmesser des Rohres 545 und der Durchmesser des Magnets 590 sind so bemessen, dass die Rippen 548 im Rohr 545 beim Einschieben des Magnets 590 in das Rohr 545 gequetscht werden und somit einen Reib-Passsitz zwischen Magnet 590 und Rohr 545 erzeugen. Die Kombination des Keils 546 und Rohrs 545 und der Nut 598 im Magnet 590 beseitigt das Risiko einer Drehung des Magnetes 590 relativ zum Rohr 545, abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung, um das Risiko unerwünschter Magnetfeldmesungen und somit inkorrekter Signalschwankungen wie oben beschrieben zu eliminieren.
Die 18 und 19 zeigen eine andere Drehblockier-Anordnung 625 gemäß der Erfindung, die einen Magnetträger 629 einen Drehblockier-Magnet 690 aufweist.
Der Magnetträger 629 hat eine generell kreisförmige Basis 641 mit einem äußeren Umfangsrand 643 und ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse 645, das von der Mitte der Basis 641 generell in Normalrichtung aufwärts ragt. Das Rohr 654 umfasst eine innere zylindrische Fläche 644 und eine innere, untere horizontale Basis oder Fläche 648 mit einem Keil 646 in Gestalt eines davon wegragenden Vorsprungs oder Höckers 646.
Der Magnet 690 hat die Gestalt eines langgestreckten Voll-Zylinders mit Fuß- und Kopfflächen 692 und 694 und einer langgestreckten Mantelfläche 696. Die Kopf- und Fußflächen 692 und 694 haben jeweils eine darin eingeformte Nut 697 bzw. 698.
Wie aus 18 ersichtlich ist, ist der Magnet 690 in das Innere des Rohrs 645 eingeschoben und gesichert derart, dass die Fußfläche 694 des Magneten 690 an der inneren Bodenfläche oder Basis 648 des Rohrs 645 anliegt und der Keil 656 in der Nut 698 aufgenommen ist, welche in der Fußfläche 694 des Magnets 690 ausgebildet ist.
Wie in 19 gezeigt ist, umfasst der Magnetträger 620, genauer dessen Rohr 645, mehrere Klauen 672, die von dem oberen Umfangsrand 674 desselben wegragen. Zwei gegenüberliegende Klauen 672 sind so positioniert, dass sie sich in die Nut 697 in der Kopffläche 692 des Magneten 690 hinein erstrecken.
Somit sorgen die Kombination aus Keil 646/Nut 698 und die Kombination aus Klauen 672/Nut 697 für ein Beseitigung des Drehrisikos des Magneten 60 relativ zum Rohr 645, abgesehen von zulässigen Drehschwankungen, um auch hier das Risiko von unerwünschten Magnetfeld- und Signalschwankungen wie oben beschrieben, zu eliminieren.
Wenngleich die Erfindung mit speziellem Bezug auf die gezeigten Ausführungen beschrieben ist, versteht sich, dass ein Fachmann auf diesem Gebiet Abwandlungen in Konstruktion und Detail erkennt, ohne von der Idee und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Alle Ausführungen sind in jeder Hinsicht nur illustrierend und nicht einschränkend zu verstehen. Der Schutzbereich der Erfindung ist demnach durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die Beschreibung bestimmt. Sämtliche Abwandlungen, die im Sinngehalt und Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, fallen in deren Schutzbereich.

Claims

Linearpositionssensor, umfassend: ein Gehäuse; einen in dem Gehäuse untergebrachten Magnetträger (29), der eine Basis (41) mit einer Aufnahme (47) hat; einen von dem Magnetträger (29) getragenen Magnet; einen Schaft (84), der sich in dem Gehäuse erstreckt; und eine in dem Gehäuse zwischen dem Schaft (84) und der Basis (41) des Magnetträgers (29) angeordnete Platte (27), die mindestens einen in der Aufnahme (47) der Basis (41) des Magnetträgers (29) aufgenommenen Finger (35, 37) zum Verhindern einer Drehung des Magnetträgers (29) relativ zur Platte (27) aufweist, wobei der Schaft (84) an der Platte (27) und die Platte (27) an der Basis (41) des Magnetträgers (29) gesichert ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Basis (41) des Magnetträgers (29) einen Umfangsrand (31) aufweist, die Aufnahme (47) von einer im Umfangsrand (31) geformten Nut (47) gebildet ist und der Finger (35, 37) der Platte (27) um den Umfangsrand (31) in die Nut (47) umgekrempelt ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Basis (41) des Magnetträgers (29) eine untere Fläche umfasst und der Finger (35, 37) der Platte (27) an der unteren Fläche der Basis (41) des Magnetträgers (29) anliegt.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Basis (41) des Magnetträgers (29) eine untere Fläche umfasst und die Aufnahme (47) von einem in der unteren Fläche geformten Schlitz gebildet ist, wobei der Finger (35, 37) der Platte (27) in den Schlitz hineinragt.
Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Aufnahme (47) von einem Durchgangsloch gebildet ist, das sich durch die Basis (41) des Magnetträgers (29) erstreckt, wobei der Finger (35, 37) der Platte (27) durch das Durchgangsloch hindurchreicht.
Linearpositionssensor, umfassend: ein Gehäuse; einen in dem Gehäuse untergebrachten Magnetträger (29), der eine Basis (41) aufweist; einen von dem Magnetträger (29) getragenen Magnet; einen Schaft (84), der sich in dem Gehäuse erstreckt; und eine in dem Gehäuse zwischen dem Schaft (84) und der Basis (41) des Magnetträgers (29) angeordnete Platte (27), die mindestens einen an der Basis (41) des Magnetträgers (29) anliegenden Finger (35, 37) zum Verhindern einer Drehung des Magnetträgers (29) relativ zur Platte (27) aufweist, wobei der Schaft (84) an der Platte (27) und die Platte (27) an der Basis (41) des Magnetträgers (29) gesichert ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 6, bei dem der Finger (35, 37) sich in eine Aufnahme (47) in der Basis (41) des Magnetträgers (29) erstreckt.
Linearpositionssensor nach Anspruch 6, bei dem die Basis (41) des Magnetträgers (29) einen Umfangsrand (31) aufweist, und die Aufnahme (47) von einer im Umfangsrand (31) geformten Nut (47) gebildet ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 6, bei dem die Basis (41) des Magnetträgers (29) eine untere Fläche aufweist und die Aufnahme (47) von einer in der unteren Fläche des Magnetträgers (29) geformten Nut (47) gebildet ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 9, bei dem die Nut (47) ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Schlitz ist, welcher in der unteren Fläche des Magnetträgers (29) ausgebildet ist.
Linearpositionssensor nach Anspruch 7, bei dem die Basis (41) des Magnetträgers (29) entgegengesetzte untere und obere Flächen aufweist und die Aufnahme (47) von einem Durchgangsloch gebildet ist, das von der unteren Fläche zur oberen Fläche des Magnetträgers (29) reicht.
Linearpositionssensor nach Anspruch 6, bei dem der Magnetträger (29) ein Magnetgehäuse aufweist, das eine innere Fläche mit einem Vorsprung hat und die Drehblockiervorrichtung eine Nut (47) in dem Magnet aufweist, wobei der Vorsprung des Magnetträgers (29) in die Nut (47) des Magnets hineinreicht, um eine Drehung des Magnets zu verhindern.
Linearpositionssensor nach Anspruch 12, bei dem der Vorsprung an einer innenseitigen Fläche des Magnetgehäuses und die Nut (47) an einer außenseitigen Fläche des Magnets ausgebildet sind.
Linearpositionssensor nach Anspruch 12, bei dem der Vorsprung an einer innenseitigen Basisfläche des Magnetgehäuses und die Nut (47) an einer äußeren Bodenfläche des Magnets angeordnet sind.
Linearpositionssensor nach Anspruch 14, bei dem das Magnetgehäuse mindestens eine von seinem oberen Umfangsrand (31) abstehende Klaue aufweist und eine andere Nut (47) in einer oberen äußeren Fläche des Magnets vorgesehen ist, wobei die Klaue in die Nut (47) in der oberen äußeren Fläche des Magnets hineinragt.
Linearpositionssensor nach Anspruch 6, bei dem die Platte (27) mindestens einen inneren, darin ausgebildeten Schlitz aufweist, welcher mindestens einen Finger (35, 37) bildet, der an der unteren Fläche der Basis (41) des Magnetträgers (29) anliegen und darauf eine Kraft ausüben kann.