DE112009003688T5 - Linearpositionssensor mit Drehblockiervorrichtung - Google Patents
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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 Aufnahme 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 Starke 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.
- 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 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 nach1 ; -
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Magnetträgers und der Drehblockierplatte nach den1 und2 ; -
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 nach4 , die mit der Basis im Inneren eines Linearpositionssensors nach1 verbunden ist; -
6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach den4 und5 ; -
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 nach1 ; -
8 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Magnetträgers und der Drehblockierplatte nach7 ; -
9 ist eine perspektivische Unteransicht der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach den7 und8 ; -
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 nach1 ; -
11 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach10 ; -
12 ist eine aufgebrochene perspektivische Explosionsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach10 ; -
13 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination gemäß der Erfindung; -
14 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach13 , und zwar verbunden mit der Basis im Inneren eines Linearpositionssensors gemäß1 ; -
15 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Magnetträger-/Drehblockierplatten-Kombination nach den13 und14 ; -
16 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Magnetträger-/Drehblockiermagnet-Kombination gemäß der Erfindung; -
17 ist ein horizontaler Querschnitt der Magnetträger-/Drehblockiermagnet-Kombination nach16 , 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 gemäß18 . - Detaillierte Beschreibung der Ausführungen
- Eine erste Ausführung einer Drehblockier-Magnetträger-/Drehblockierplatten-Vorrichtung oder -Kombination
25 gemäß der Erfindung ist in den1 bis3 dargestellt, die eine Drehblockierscheibe oder -platte27 und einen Magnetträger29 umfasst. - Die Drehblockierscheibe oder -platte
27 hat eine kreisförmige solide Basis28 , einen äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Umfangsrand31 , eine zentrale Durchgangsbohrung oder -öffnung33 und mehrere Laschen oder Finger35 und37 , die nach außen und oben weg vom Umfangsrand31 vorkragen und sich um die Basis28 in äquidistantem Abstand und alternierend weg erstrecken. Die Drehblockierscheibe oder -platte27 kann aus Metallblech gestanzt sein. Die Laschen oder Finger35 sind breiter und kürzer als die Laschen oder Finger37 . - Der Magnetträger
29 hat eine generell kreisförmige Basis41 mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden äußeren Umfangsrand43 , ein vertikales, hohles Magnetrohr oder -gehäuse45 , das sich von einem zentralen Abschnitt der Basis41 im wesentlichen normal nach oben erstreckt, und mehrere Aufnahmen in Gestalt von Aussparungen, Nuten, Einschnitten oder Schlitzen47 , welche im Umfangsrand43 geformt sind und um die Basis41 mit äquidistantem Abstand voneinander verteilt sind. Der Magnetträger29 kann aus einem beliebigen geeigneten thermoplastischen Werkstoff bestehen. - Wie in
1 gezeigt ist, ist die Drehblockierscheibe oder -platte27 flach auf die Basisplatte80 eines Bechers82 aufgesetzt, der im Inneren des Linearpositionssensors10 so platziert ist, dass die zentrale Öffnung33 in der Drehblockierplatte27 auf eine zentrale Öffnung85 in der Basisplatte80 des Bechers82 des Linearpositionssensors10 ausgerichtet ist. Der Linearpositionssensor10 umfasst außerdem einen langgestreckten, generell zylindrisch geformten Schaft84 , der sich durch die miteinander fluchtenden Öffnungen33 und85 in der Platte27 bzw. der Basisplatte80 erstreckt. Der Schaft84 hat einen Kopf86 einer Breite größer als der Durchmesser des Schaftes84 und eine Umfangsaussparung oder -nut in der Mantelfläche des Schaftes unterhalb des Kopfes86 , wobei diese Umfangsnut eine von dem Kopf86 beabstandete Schulter90 bildet. Die Drehblockierplatte27 und die Basis80 sind zusammen mit einem Teil einer Membran87 zwischen der Basis80 und einer anderen Platte89 unterhalb der Membran87 zwischen Kopf86 und Schulter90 des Schaftes84 sandwichartig aufgenommen, um die Platte27 an die Basis80 des Bechers82 anzuklemmen und die Platte27 von einem Bewegen oder Drehen relativ zum Becher82 abzuhalten. - Wie in den
1 und2 gezeigt ist, ist der Magnetträger29 auf die Drehblockierplatte27 so aufgesetzt, dass die untere Fläche der Basis41 des Magnetträgers29 an der oberen Fläche der Basis28 der Drehblockierplatte27 anliegt; der Umfangsrand43 der Basis41 des Magnetträgers29 liegt an der Innenseite aller Laschen oder Finger35 der Basis28 der Drehblockierplatte27 an; und die Finger37 sind auf die Einschnitte47 ausgerichtet. Die Finger37 sind aus ihren Stellungen gemäß3 in ihre umgekrempelten Stellungen gemäß den1 und2 einwärts gebogen, in welchen die Finger37 in den entsprechenden Einschnitten47 platziert sind und an der Fläche41 des Magnetträgers29 anliegen, um diesen an einer Drehung relativ zur Platte27 zu hindern, was seinerseits den Magnet100 (1 ) im Magnetträger29 an einer Drehung relativ zum Sensor102 (1 ), abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung hindert, um das Risiko unakzeptabler Abweichungen der von dem Sensor102 erzeugten Signale zu eliminieren. Dies ist selbstverständlich insofern wichtig als jegliche Abweichungen der Drehbewegung des Magnetes100 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 den4 bis6 gezeigt. - Die Antiblockier-Anordnung
125 umfasst eine Antiblockierscheibe oder -platte127 und einen Magnetträger129 . Die Antiblockierplatte127 hat eine kreisförmige solide Basis oder Platte128 , einen äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rand131 , eine zentrale Öffnung133 und mehrere Laschen oder Finger137 , die vom Rand131 der Platte27 nach oben und aufwärts wegragen und sich mit äquidistantem Abstand um die Basis128 erstrecken. Die Basis128 hat ferner mehrere innere, U-förmige äquidistante Schlitze130 , die mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende, nach aufwärts ragende vorgespannte Klauen, Laschen oder Finger132 bilden. Die Drehblockierscheibe oder -platte129 kann aus Metallblech gestanzt sein. - Der Magnetträger
129 , der aus einem beliebigen thermoplastischen Werkstoff bestehen kann, umfasst eine allgemein kreisförmige Basis141 mit einem äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Umfangsrand143 und einem zentralen, generell zylindrischen, hohlen Magnetrohr oder -gehäuse145 , das sich von der Mitte der Basis141 nach oben erstreckt. - Wie in
5 gezeigt ist, ist die Drehblockierscheibe oder -platte127 auf die Basis80 des Bechers82 im Inneren des Linearpositionssensors10 aufgesetzt, und der Schaft84 sichert die Platte127 an einer Drehbewegung relativ zur Basis80 in gleicher Weise wie die Platte27 der Drehblockieranordnung25 . Insoweit wird auf die obige Beschreibung der Anbringung der Platte27 der Anordnung25 an der Basis80 verwiesen. - Wie in den
4 und5 gezeigt ist, ist die Bodenfläche der Basis141 des Magnetträgers129 auf die obere Fläche der Basis128 der Platte127 so aufgesetzt, dass die Klauen132 der Basis128 der Platte127 an der Bodenfläche der Basis141 des Magnetträgers129 anliegt. Laschen bzw. Finger137 der Basis141 des Magnetträgers129 sind umgebogen und einwärts in Anlage an die obere Fläche der Basis141 gekrempelt, um die Basis141 und damit den Magnetträger129 an der Platte127 zu sichern und so eine Drehung des Magnetträgers129 relativ zur Platte127 sowie eine Drehung des Magnets100 (1 ) relativ zum Sensor102 (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 Basis141 eine nach unten gerichtete, gegen die Basis141 wirkende Kraft aus, welche ihrerseits die vorgespannten Klauen oder Laschen137 an der Platte127 zu einer Abflachung zwingen. Die vorgespannten Klauen137 können sich aber auch mit dem thermoplastischen Material der Basis141 als Folge einer Wärme-Exponierung biegen, um Kriecheffekte zu vermindern und eine Drehung des Magnetträgers129 zu eliminieren. - Eine andere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung
125 gemäß der Erfindung ist in den7 bis9 gezeigt. Die Drehblockier-Anordnung125 umfasst eine Drehblockierscheibe oder -platte227 und einen Magnetträger229 . - Die Drehblockierscheibe oder -platte
227 hat eine kreisförmige Basis228 , einen äußeren Umfangsrand231 , einen zentrale Öffnung233 und mehrere Klauen237 , die von dem Umfangsrand231 nach außen und generell in Normalrichtung nach oben ragen. Bei der gezeigten Ausführung sind die Klauen237 um die Basis228 äquidistant verteilt. Jede Klaue237 hat ein Paar scharfe Spitzen238 , die sich generell normal nach innen auf entgegengesetzten Seiten jeder Klaue237 erstrecken. Die Drehblockierscheibe oder -platte227 kann aus Metallblech gestanzt sein. - Der Magnetträger
229 , der aus jedem geeigneten thermoplastischen Werkstoff bestehen kann, hat eine generell kreisförmige Basis241 mit einem äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Umfangsrand243 , ein vertikales, zylindrisches hohles Magnet- oder Gehäuserohr245 , das sich von einem zentralen Abschnitt der oberen Fläche oder Stirnfläche der Basis241 nach oben erstreckt, und eine ringförmige, sich in Umfangsrichtung erstreckende innere Aufnahme in Form eines Schlitzes244 , der in der Bodenfläche einer Stirnfläche der Basis241 geformt ist. - Wie
7 zeigt, ist die Platte227 der Drehblockier-Anordnung225 auf die Basis80 des Bechers82 in dem Linearpositionssensor10 aufgesetzt und starr mit dem Schaft84 des Linearpositionssensors10 in gleicher Weise verbunden wie die Platte27 der Drehblockieranordnung25 , so dass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann. - Wie in den
7 und9 gezeigt ist, ist die Bodenfläche oder Stirnfläche der Basis241 des Magnetträges229 auf die obere Fläche der Basis228 der Platte227 so aufgesetzt, dass die Klauen237 der Platte227 auf entsprechende Abschnitte des Schlitzes244 in der Bodenfläche der Basis241 des Magnetträgers229 ausgerichtet sind und sich in diese hinein erstrecken. Die scharfen Spitzen238 jeder Klaue237 haben eine Länge, die größer als die Breite des Schlitzes ist, so dass die Spitzen238 nach dem Einsetzen der Klauen237 in den Werkstoff der Basis241 einstechen, um den Magnetträger229 an der Platte227 zu sichern und eine Drehung des Magnetträgers229 relativ zur Platte227 zu verhindern, was seinerseits eine Drehung des Magnets100 (1 ) relativ zum Sensor102 (1 ), abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung, verhindert, um das Risiko unerwünschter Magnetfeldmessungen und inkorrekter Sensorsignal-Ausgaben zu eliminieren. - Die
10 bis12 zeigen eine weitere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung325 gemäß der Erfindung, welche eine Drehblockierscheibe oder -platte327 und einen Magnetträger329 aufweist. - Die Drehblockierscheibe oder -platte
327 hat eine kreisförmige Basis328 , einen äußeren Umfangsrand331 , eine zentrale Öffnung333 und mehrere Finger337 , die von dem Umfangsrand31 nach auswärts und generell in Normalrichtung nach oben ragen und um die Basis328 äquidistant verteilt sind. Die Drehblockierscheibe oder -platte327 kann aus Metallblech gestanzt sein. - Der Magnetträger
329 , der aus jeglichem geeigneten thermoplastischen Werkstoff bestehen kann, hat eine generell kreisförmige Basis341 mit einem äußeren Umfangsrand343 , ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse345 , welches sich von der Mitte der oberen Fläche der Basis341 in Normalrichtung nach oben erstreckt, mindestens eine Aufnahme in Gestalt einer Aussparung, einer Nut, eines Einschnittes oder eines Schlitzes344 in dem Umfangsrand343 des Basis341 und mehrere innere Aufnahmen in Gestalt von Durchgangslöchern oder Öffnungen346 in der Basis341 , die sich von der oberen Fläche zur unteren Fläche erstrecken. Die Durchgangslöcher346 sind rund um die Basis341 äquidistant verteilt angeordnet. - Wie in
11 gezeigt ist, ist eine Drehblockierscheibe oder -platte327 auf die Basis80 des Bechers82 innerhalb des Linearpositionssensors10 aufgesetzt, und der Schaft84 des Linearpositionssensors10 verbindet und sichert die Platte327 mit und an dem Becher82 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 und11 gezeigt ist, ist der Magnetträger329 im Inneren des Bechers82 des Linearpositionssensors10 so untergebracht und aufgesetzt, dass die Bodenfläche der Basis341 des Magnetträgers329 auf die obere Fläche der Basis328 der Platte327 zu liegen kommt, wobei die Finger337 der Platte327 mit den jeweils entsprechenden Durchgangslöchern346 in der Basis329 des Magnetträgers341 ausgerichtet sind und durch diese hindurch greifen, um eine Drehung des Magnetträgers relativ zur Platte327 zu verhindern und somit ein Verdrehen des Magnets100 (1 ) relativ zum Sensor102 (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 bis12 gezeigt ist, umfasst der Linearpositionssensor10 zusätzlich einen äußeren Ring390 einschließlich einer Lasche392 , die von einem inneren Umfangsrand394 des Ringes390 generell in Normalrichtung nach außen und abwärts ragt. - Der Ring
390 ist in den Becher82 des Linearpositionssensors10 so eingesetzt, dass er die Oberfläche des Umfangsrandes343 der Basis341 des Magnetträgers329 umgibt und daran anliegt, wobei die Lasche392 in die Nut344 im Rand342 der Basis341 des Magnetträgers329 eingreift, um ein Drehen des Ringes390 relativ zum Magnetträger329 und zum Becher82 zu verhindern. -
13 bis15 zeigen eine weitere Ausführung einer Drehblockier-Anordnung425 gemäß der Erfindung, die eine Drehblockierscheibe oder -platte427 und einen Magnetträger429 aufweist. - Die Drehblockierscheibe oder -platte
427 hat eine kreisförmige Basis428 , einen äußeren Umfangsrand431 , eine zentrale Öffnung433 , mehrere Krempellaschen437 , die vom Umfangsrand431 nach außen und oben wegragen und mehrere langgestreckte Arme439 , die ebenfalls vom Umfangsrand431 nach außen wegragen. Die Finger437 und Arme439 sind um die Basis428 mit Abstand und alternierend äquidistant verteilt angeordnet. Die Laschen437 sind in15 in ihrer nicht gekrempelten Position mit Orientierung generell in Normalrichtung zur Basis428 der Platte427 gezeigt. Die Arme439 erstrecken sich im Umfangsrand431 der Platte427 generell koplanar mit der Basis428 . Jeder Arm439 hat ein distales hochgebogenes Ohr440 , das sich vom distalen Ende jedes Armes439 generell in Normalrichtung nach oben erstreckt. - Der Magnetträger
429 hat eine generell kreisförmige Basis441 mit einem äußeren Umfangsrand443 und ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse445 , das sich von der Mitte der Basis441 generell in Normalrichtung nach oben erstreckt. - Wie in
14 gezeigt ist, ist die Platte427 auf die Basis80 des Bechers82 im Inneren des Linearpositionssensors10 aufgesetzt und daran gesichert, und der Schaft84 verbindet und sichert die Platte427 an dem Becher in gleicher Weise wie vorher bezüglich der Platte27 der Drehblockier-Anordnung25 beschrieben ist, so dass auf die dortige Beschreibung bezüglich der Platte27 und der Anordnung25 verwiesen werden kann. - Zusätzlich ist in
14 gezeigt, dass die äußere Stirn jedes Ohrs440 der Arme439 der Platte427 an der Innenfläche einer der Windungen497 einer Schraubenfeder495 anliegend positioniert ist, welche ebenfalls im Inneren des Linearpositionssensors10 untergebracht und auf die Basis80 des Bechers82 in dem Linearpositionssensor10 aufgesetzt ist, um eine konzentrische Positionierung und Zusammendrückung der Feder495 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 Magnetträger429 in dem Inneren des Linearpositionssensors10 in einer Weise untergebracht und aufgesetzt, gemäß der die untere Fläche der Basis441 des Magnetträgers429 auf der oberen Fläche der Basis428 der Platte427 aufliegt; das Rohr445 ist kolinear mit dem Schaft84 ausgerichtet, und der Umfangsrand443 der Basis441 des Magnetträgers429 liegt an der Innenfläche der entsprechenden Krempellaschen437 der Platte427 an. Die Laschen437 sind einwärts gebogen und an der oberen Fläche oder Stirnfläche des Basis429 des Magnetträgers429 anliegend umgekrempelt, um den Magnetträger429 an der Platte427 zu sichern und so ein Verdrehen des Magnetträgers24 und des Magnets100 (1 ) relativ zum Sensor102 (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 Magnetträgers429 und der oberen Fläche oder Stirnfläche der Basis428 der Platte427 sandwichartig zwischengelegt sein kann, um die Krempelaktion und die Verbindung zwischen der Platte427 und dem Magnetträger429 zu verbessern. - Die
16 und17 zeigen eine Drehblockieranordnung525 gemäß der Erfindung, die einen Magnetträger529 und einen Drehblockiermagnet590 aufweist. - Der Magnetträger
529 hat eine generell kreisförmige Basis541 mit einem äußeren Umfangsrand543 und ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse545 , das sich von der Mitte der Basis541 generell in Normalenrichtung nach oben erstreckt. In der Ausführung nach den16 und17 umfasst der Umfangsrand543 des Magnetträgers529 zusätzlich ein Paar gradlinig begrenzte Segmente593 und595 , die ein Paar Ausrichtmerkmale zum automatisierten Zuführen des Magnetträgers529 bei der Montage bilden. Das Rohr545 hat eine innere zylindrische Fläche544 mit einem Keil546 in Gestalt eines langgestreckten, sich über die Länge des Rohrs545 erstreckenden Vorsprungs oder Höckers546 , der generell normal zur Basis541 orientiert ist. Die innere zylindrische Fläche544 des Rohrs545 hat ferner mehrere langgestreckte, zu einander mit Abstand parallele Quetschrippen548 , die sich parallel zu und im Abstand von dem langgestreckten Keil546 um den Umfang der inneren Fläche544 verteilt sind. - Der Magnet
590 hat die Gestalt eines langgestreckten Voll-Zylinders, der Fuß- und Kopfflächen592 und594 sowie eine äußere längliche Mantelfläche596 mit einer darin vorgesehenen langgestreckten Nut oder Aussparung598 aufweist, die sich generell zwischen den Fuß- und Kopfflächen594 und592 erstreckt. - Wie in
17 gezeigt ist, ist der Magnet590 in das Innere des Rohrs545 eingeschoben und gesichert derart, dass der Keil546 im Rohr445 auf die Nut598 ausgerichtet und darin aufgenommen ist. Der Durchmesser des Rohres545 und der Durchmesser des Magnets590 sind so bemessen, dass die Rippen548 im Rohr545 beim Einschieben des Magnets590 in das Rohr545 gequetscht werden und somit einen Reib-Passsitz zwischen Magnet590 und Rohr545 erzeugen. Die Kombination des Keils546 und Rohrs545 und der Nut598 im Magnet590 beseitigt das Risiko einer Drehung des Magnetes590 relativ zum Rohr545 , abgesehen von zulässigen Schwankungen der Drehbewegung, um das Risiko unerwünschter Magnetfeldmesungen und somit inkorrekter Signalschwankungen wie oben beschrieben zu eliminieren. - Die
18 und19 zeigen eine andere Drehblockier-Anordnung625 gemäß der Erfindung, die einen Magnetträger629 einen Drehblockier-Magnet690 aufweist. - Der Magnetträger
629 hat eine generell kreisförmige Basis641 mit einem äußeren Umfangsrand643 und ein vertikales, hohles, zylindrisches Magnetrohr oder -gehäuse645 , das von der Mitte der Basis641 generell in Normalrichtung aufwärts ragt. Das Rohr654 umfasst eine innere zylindrische Fläche644 und eine innere, untere horizontale Basis oder Fläche648 mit einem Keil646 in Gestalt eines davon wegragenden Vorsprungs oder Höckers646 . - Der Magnet
690 hat die Gestalt eines langgestreckten Voll-Zylinders mit Fuß- und Kopfflächen692 und694 und einer langgestreckten Mantelfläche696 . Die Kopf- und Fußflächen692 und694 haben jeweils eine darin eingeformte Nut697 bzw.698 . - Wie aus
18 ersichtlich ist, ist der Magnet690 in das Innere des Rohrs645 eingeschoben und gesichert derart, dass die Fußfläche694 des Magneten690 an der inneren Bodenfläche oder Basis648 des Rohrs645 anliegt und der Keil656 in der Nut698 aufgenommen ist, welche in der Fußfläche694 des Magnets690 ausgebildet ist. - Wie in
19 gezeigt ist, umfasst der Magnetträger620 , genauer dessen Rohr645 , mehrere Klauen672 , die von dem oberen Umfangsrand674 desselben wegragen. Zwei gegenüberliegende Klauen672 sind so positioniert, dass sie sich in die Nut697 in der Kopffläche692 des Magneten690 hinein erstrecken. - Somit sorgen die Kombination aus Keil
646 /Nut698 und die Kombination aus Klauen672 /Nut697 für ein Beseitigung des Drehrisikos des Magneten60 relativ zum Rohr645 , 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 (19)
- Linearpositionssensor, umfassend: ein Gehäuse; einen in dem Gehäuse untergebrachten Magnetträger, der eine Basis mit einer Aufnahme hat; einen von dem Magnetträger getragenen Magnet; und eine mit dem Gehäuse und dem Magnetträger verbundene Platte, die mindestens einen in die Aufnahme der Basis des Magnetträgers sich erstreckenden Finger zum Verhindern einer Drehung des Magnetträgers relativ zur Platte aufweist.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Basis des Magnetträgers einen Umfangsrand aufweist, die Aufnahme von einer im Umfangsrand geformten Nut gebildet ist und der Finger der Platte um den Umfangsrand in die Nut umgekrempelt ist.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Basis des Magnetträgers eine untere Fläche umfasst und der Finger der Platte an der unteren Fläche der Basis des Magnetträgers anliegt.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Basis des Magnetträgers eine untere Fläche umfasst und die Aufnahme von einem in der unteren Fläche geformten Schlitz gebildet ist, wobei der Finger der Platte in den Schlitz hineinragt.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 1, bei dem die Aufnahme von. einem Durchgangsloch gebildet ist, das sich durch die Basis des Magnetträgers erstreckt, wobei der Finger der Platte durch das Durchgangsloch hindurchreicht.
- Linearpositionssensor mit einem Magnetträger, der einen Magnet einschließt, wobei der Magnetträger oder der Magnet einen Keil und der Magnet oder der Magnetträger eine Nut aufweisen, welche den Keil zum Verhindern einer Drehung des Magnets in dem Magnetträger aufnimmt.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 6, bei dem der Keil einen an einer innenseitigen Fläche des Magnetträgers geformten Vorsprung bildet und die Nut in einer außenseitigen Fläche des Magnets ausgebildet ist.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 7, bei dem der Keil ein an einer inneren Bodenfläche des Magnetträgers ausgebildeter Vorsprung ist und die Nut an einer äußeren Bodenfläche des Magnets ausgebildet ist.
- Linearpositionssensor, umfassend: ein Gehäuse; einen in dem Gehäuse untergebrachten Magnetträger; einen in dem Magnetträger untergebrachten Magnet; und eine Drehblockiervorrichtung zum Verhindern einer Drehung des Magnets.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 9, bei dem der Magnetträger eine Basis mit mindestens einer darin ausgebildeten Aufnahme und die Drehblockiervorrichtung eine Drehblockierplatte aufweist, die mit dem Gehäuse und dem Magnetträger verbunden ist, wobei die Drehblockierplatte mindestens einen in die Aufnahme der Basis des Magnetträgers hineinreichenden Finger zum Verhindern einer Drehung des Magnetträgers umfasst.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 10, bei dem die Basis des Magnetträgers einen Umfangsrand aufweist, und die Aufnahme von einer im Umfangsrand geformten Nut gebildet ist.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 10, bei dem die Basis des Magnetträgers eine untere Fläche aufweist und die Aufnahme von einer in der unteren Fläche des Magnetträgers geformten Nut gebildet ist.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 12, bei dem die Nut ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Schlitz ist, welcher in der unteren Fläche des Magnetträgers ausgebildet ist.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 10, bei dem die Basis des Magnetträgers entgegengesetzte untere und obere Flächen aufweist und die Aufnahme von einem Durchgangsloch gebildet ist, das von der unteren Fläche zur oberen Fläche des Magnetträgers reicht.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 9, bei dem der Magnetträger ein Magnetgehäuse aufweist, das eine innere Fläche mit einem Vorsprung hat und die Drehblockiervorrichtung eine Nut in dem Magnet aufweist, wobei der Vorsprung des Magnetträgers in die Nut des Magnets hineinreicht, um eine Drehung des Magnets zu verhindern.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 15, bei dem der Vorsprung an einer innenseitigen Fläche des Magnetgehäuses und die Nut an einer außenseitigen Fläche des Magnets ausgebildet sind.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 15, bei dem der Vorsprung an einer innenseitigen Basisfläche des Magnetgehäuses und die Nut an einer äußeren Bodenfläche des Magnets angeordnet sind.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 17, bei dem das Magnetgehäuse mindestens eine von seinem oberen Umfangsrand abstehende Klaue aufweist und eine andere Nut in einer oberen äußeren Fläche des Magnets vorgesehen ist, wobei die Klaue in die Nut in der oberen äußeren Fläche des Magnets hineinragt.
- Linearpositionssensor nach Anspruch 9, bei dem der Magnetträger eine Basis mit einer unteren Fläche und die Antiblockiervorrichtung eine Drehblockierplatte aufweist, die mit dem Gehäuse und dem Magnetträger verbunden ist, wobei die Drehblockierplatte mindestens einen inneren, darin ausgebildeten Schlitz aufweist, welcher mindestens einen Finger bildet, der an der unteren Fläche der Basis des Magnetträgers anliegen und darauf eine Kraft ausüben kann.
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