EP2269004A1 - Magnetischer positionssensor mit einer abgreifschicht aus einem amorphen metall - Google Patents

Magnetischer positionssensor mit einer abgreifschicht aus einem amorphen metall

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Publication number
EP2269004A1
EP2269004A1 EP09733974A EP09733974A EP2269004A1 EP 2269004 A1 EP2269004 A1 EP 2269004A1 EP 09733974 A EP09733974 A EP 09733974A EP 09733974 A EP09733974 A EP 09733974A EP 2269004 A1 EP2269004 A1 EP 2269004A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
position sensor
layer
abgreifschicht
magnetic
cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09733974A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Dengler
Gerhard Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DENGLER, WERNER
Original Assignee
Hirschmann Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hirschmann Automotive GmbH filed Critical Hirschmann Automotive GmbH
Publication of EP2269004A1 publication Critical patent/EP2269004A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track
    • G—PHYSICS
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    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track
    • G01D5/1655—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track more than one point of contact or actuation on one or more tracks

Definitions

  • the invention relates to a magnetic position sensor, consisting of an electrically non-conductive, non-magnetic support on which a resistive layer and at a distance therefrom at least partially superimposed, a Abgreif harsh is arranged, wherein the distance is selected such that under the action of one along the superimposed Areas of resistive layer and Abgreiftik movable magnetic device of contact between the resistive layer and the Abgreif harsh arises, according to the features of the preamble of the respective independent claim.
  • Position sensors that detect the position of an element relative to a reference position are known in principle.
  • Example of such a position sensor is disclosed in DE 43 39 931 C1.
  • this position sensor has the disadvantage that it works mechanically under pressure, so that this position sensor is exposed to high wear.
  • magnetic position sensors have already become known, e.g. from DE 196 48 539 C2 or DE 10 2004 004 102 B3.
  • a generic, passive, magnetic position sensor is known from DE 195 26 254 C2. This position sensor consists of an electrically non-conductive, non-magnetic carrier on which a resistive layer and at a distance
  • the Abgreif für acusutica is arranged.
  • the Abgreif für acususky is a bending beam structure which is meander-shaped and arranged between two spacers.
  • the distance between the Abgreif für apentame, here a permanent magnet, a contact between the resistive layer and the Abgreiftik, resulting in application of an electrical voltage to the Resistor layer is a change in resistance, which is detectable and represents a measure of the relative position of the permanent magnet with respect to the position sensor.
  • a generic sensor is known from DE 10 2007 055 253.1.
  • the invention is therefore based on the object to provide a magnetic position sensor which operates wear-free, which is further improved in terms of its structure and its durability.
  • the Abgreif Mrs is an existing of an amorphous metal foil on which the force of the magnetic device acts.
  • the tapping layer is at least partially, preferably completely formed by the a-morph metal.
  • the positive properties of amorphous metals are advantageously used to generate a mechanical bending or a wave in response to the movement of an object to be detected by means of the magnetic position sensor with a magnetic force on the amorphous metal foil.
  • the properties purely elastic, soft magnetic, thin film and electrically conductive of the tapping layer according to the invention are used in order to produce a magnetic position sensor with such an amorphous metal film easier to reduce the height and to improve the durability.
  • amorphous metals were only used separately for objects.
  • transformer cores used only the soft magnetic properties, or the purely mechanical properties of amorphous metals were used, for example, for filigree mobile phone hinges.
  • the design of the Abgreif Anlagen as a film of an amorphous metal also called metallic glass
  • amorphous metals are harder, more corrosion resistant and solid (thus durably durable), but within certain limits deformable than ordinary metals.
  • Another advantage is that the deformations are small (about 1%) and these amorphous metals behave purely elastically.
  • amorphous metals are the best commercially available soft magnetic materials, thereby increasing the manufacturing cost of the position sensors with such a tapping layer an amorphous metal can be lowered. Furthermore, very thin films, preferably 20 microns thick films (+/- 25%) can be produced in an advantageous manner. In addition, these amorphous metals are electrically conductive, so that with the production of Abgreifnah already the required property of the electrical conductivity is realized.
  • the use of a Abgreifnah in the form of a film of an amorphous metal thus has the advantage that this film is much more robust against mechanical external effects on the position sensor and such a film is much easier to manufacture and handle in the production.
  • the Abgreifnah consists of the amorphous metal material, it can optimally be used by the magnetic device, in particular a permanent magnet, selectively in the field of magnet action on the resistive layer, so that from the desired change in resistance, which is detectable results. This makes it possible that both the magnetic device is smaller and the height of the position sensor can be reduced, since the smaller magnet can be brought closer to the position sensor.
  • the resistive layer and also the Abgreifnah arranged on this carrier i. be fastened so that the spacers required from the prior art can be omitted. This also results in a reduction in the overall height of the entire position sensor.
  • both the carrier and the resistance layer, the Abgreifnah and a cover of the carrier are formed of a rigid or flexible film, which in turn reduces the overall height of the position sensor is reduced.
  • the Abgreif für is protected by a cover, wherein the cover is connected to the carrier of the position sensor.
  • the position sensor consist of a flexible film
  • the further processing is carried out, for example, such that at the ends of the deflected piece of the position sensor end pieces are attached, wherein on one side of the end piece a cable is led out, which is connected to the resistance layer and the Abgreiftik, wherein further at the end of the cable to Example, but not necessarily, a connector is present.
  • the position sensor can be connected to an evaluation device to which the position sensor is connected and which is adapted to detect the change in resistance in relative movement of the magnetic device to the position sensor.
  • the cover is a flux guide plate or comprises a flux guide plate.
  • a flux guide plate By such a flux guide plate, the magnetic effect can be amplified and the sensitivity of the position sensor increases or the magnetic force of the magnetic device associated with the size thereof can be reduced.
  • the cover for example, a plastic housing in which a suitable flux guide plate is inserted and secured there. The attachment can be done for example by gluing or Verstämmen.
  • the cover in an injection molding process, wherein the flux guide plate with the plastic material which forms the cover, at least partially or in particular also completely encapsulated.
  • the cover is a rigid plastic part or a flexible plastic part, in particular a film, wherein the flux baffle is formed by an element which is part of whose position is to be detected.
  • the position sensor is attached to a seat rail of a seat of a vehicle, wherein by linear movement of the seat, the magnetic device is relatively moved relative to the position sensor, which is for example attached to the chassis (floor) of the vehicle.
  • a combination of pick-off layer (pick-off film) and resistance layer takes place on an opposing partner film.
  • the resistance side is constructed as follows.
  • the basis is a film of amorphous metal. This can, but does not have to be thinly coated with a dielectric. This is thinly coated with a resistive paint.
  • the pick-up foil as well as the partner foil with the applied resistance path also form contact springs and a magnet armature. The contact operation is carried out by an externally applied magnetic field, which is generated by a nearby brought permanent magnet or in an associated magnetic coil electrically.
  • the two contact tongues (wave crest and wave trough) attract each other, touch each other at their vertex and thus close the electric circuit in which the resistance layer lies.
  • the contact opens due to the effect again, ie the trough dissolves from the wave crest. Since the contact tongues are attracted only in the area of the magnet, a potentiometric circuit is formed. However, when the magnet is moved longitudinally relative to the position sensor, the shaft of the pick-off layer and / or the resistance layer rolls over the length of the position sensor.
  • the position sensor according to the invention can find the following applications (without claim to completeness):
  • the at least one resistance layer and / or the at least one Abgreifnah is formed like a finger.
  • These fingers are aligned transversely to the longitudinal extent in a longitudinally formed position sensor and overlap at least partially so that they can come into contact with the action of the magnetic field of the magnetic device.
  • This finger or comb-like configuration of the resistive layer or tapping layer is e.g. only in the lateral end region (ie, away from the region in which, for example, the Abgreiftik is clamped in the spacer) or can also reach into the region in which the respective layer is attached to the respective element, or even extend.
  • the position sensor is attached to a seat rail of a seat of a vehicle, wherein with the Position sensor, the position of the seat with respect to the chassis of the vehicle to be detected.
  • the magnetic device is attached to the seat.
  • the seat is not moved for a long time, since the vehicle is always controlled by one and the same driver.
  • the position sensor is designed as a potentiometer and a collector of the potentiometer is formed by an amorphous metal, or that the position sensor is designed as a reed switch and a switching contact of the reed switch is formed of an amorphous metal.
  • a collector formed of the amorphous metal is particularly advantageous for a non-contact and therefore wear-free potentiometer whose shaft rolls wear-free and replaces the previous scraping grinder.
  • the switch contacts are formed in a reed switch of the amorphous metal, so that also the wear-free is achieved.
  • a bending beam system with applied strain gauges is advantageous.
  • Amorphous metal foils are advantageous because they are very elastic and repeatable at a bending load. In combination with a magnetic device (for example a magnetic target), the following can be realized:
  • Non-contact electronic switch can replace mechanical reed switches
  • Magnetic detector o Non-contact displacement sensor
  • Magnetic pulse counter o Proximity switch
  • a magnetic position sensor is provided with the reference numeral 1.
  • the position sensor 1 consists of an electrically non-conductive, non-magnetic support 2, on which a resistive layer 3 is arranged or fixed and spaced apart at least partially superposed a Abgreif für 4 is provided from an amorphous metal.
  • the arrangement of the resistance layer 3 takes place, for example, in a recess in the carrier 2, wherein a further heel-shaped embodiment of the carrier 2 also receives the Abgreiftik 4 in the form of the film of an amorphous metal.
  • a magnetic device which is movable relative to the position sensor 1.
  • the previously described Elements of the position sensor are protected by a cover 6, wherein the cover 6, for example, also made of an electrically non-conductive, non-magnetic material and is connected, for example, in the side regions with the carrier 2.
  • the upper portion of the cover 6 consists of a flux guide plate to increase the magnetic effect of the magnet 5, which in turn results in an advantageous manner that the entire position sensor 1 can build flatter.
  • FIGS. 2 and 3 show different modes of operation of the position sensor 1. From FIG. 2 it can be seen that in the region of the magnetic device 5 the tapping layer 4 is pulled in the direction of the resistance layer, since the one pole of the magnetic device 5 pulls the tapping layer 4 in the direction of the resistance layer 3. This results in the recognizable in Figure 2 indentation.
  • FIG. 3 shows that the tapping layer 4 is arranged on a lateral spacer 7 and is thus pulled onto the resistance layer 3 only parallel to the side of the spacer 7 in the region of the permanent magnet 5. Thus, when the magnet 5 is moved relative to the position sensor 1 (when viewing FIGS.
  • the magnet 5 attracts the tapping layer 4 in the form of the foil in a shaft only in the area of the permanent magnet 5 and presses them on the resistive layer 3, so that the respective position of the magnet 5 relative to the position sensor 1 can be detected.
  • the position sensor 1 consists of a Abgreifnah 4, which is netinstrument on the cover 6, which consists for example of a ferromagnetic material, on mag.
  • the permanent magnet 5 now attracts the tapping layer 4 in the form of the foil again in the form of a clean wave only in the region of the magnet 5 and thus presses it onto the resistance layer 3.
  • the same structure is shown in FIG. 5, but the magnet 5 is reversed, so that its magnetic field presses the tapping layer 4 in the opposite direction, with the result that the tapping layer 4 can be deliberately pushed away by the resistance layer 3. This is for example advantageous if the reversed permanent magnet 5 is once moved over the entire extension of the position sensor 1 to bring the Abgreifnah 4 in a defined starting position.
  • a further permanent magnet 8 is present analogously to the structure of the position sensor 1 described above, the polarity of the two magnets 5, 8 being opposite, and furthermore two resistance layers 3 with a tapping layer 4 located therebetween. Due to the reverse polarity of the two magnets 5, 8, the Abgreiftik 4 is pressed or used in the region of the respective magnet once to the lower and once to the upper resistance layer 3. Thus, therefore, the position of the two magnets 5, 6 relative to the position sensor 1 can be detected.
  • FIG. 1 A further embodiment of the position sensor 1 in section is shown in FIG.
  • two resistance layers 3, 10, are present, between which the Abgreif Mrs 4 is interposed in the form of the film.
  • a distance is present, so that upon movement of the permanent magnet 5 relative to the position sensor 1 and as a function of polarity of the magnet 5, the tapping layer 4 is either pulled to the lower resistance layer 3 or pressed against the upper resistance layer 10.
  • the magnet 5 is, for example, a permanent magnet or an electromagnet and may be designed in the form of a block, rod, ring, disc or the like, in each case coordinated with the position sensor 1.
  • FIG. 8 shows that again there are two resistance layers 3, 10 in which the tapping layer 4 arranged therebetween can be attracted or pushed down by magnets 5, 11 arranged above and below the position sensor 1.
  • FIG. 9 While in the previous figures always individual magnets 5, 8, 11, which were arranged on one side or on the same side of the position sensor, are shown in FIG. 9, a single magnet 12 is shown with alternating pole sequence within this magnet 12. From this within the single magnet 12 resulting pole sequence, the tapping layer 4 is again used or pressed either to the lower resistance layer 3 or the upper resistance layer 4.
  • FIG. 10 shows the structure of a position sensor 1, in which the at least one pick-off layer 4 is arranged between two spacers 13, 14, wherein these spacers 13, 14 are fixed by the cover 6 and the carrier, or a single spacer 15 is provided fixing the resistance layer 4 to the carrier 2 and to the cover 6, respectively.
  • the configuration with the two spacers 13, 14 or the single spacer 15 corresponds to the embodiment shown in Figure 3, wherein in Figure 10, the peculiarity is that with the spacers (either 13, 14, or 15) not only a tapping 4 on Carrier 2 or on the cover 6 is set, but that two Abgreif harshen 4 are provided, which cooperate with the one resistive layer 3 (alternatively, a plurality of resistive layers).
  • the flat tapping layers 4 (or else only one tapping layer 4) is fixed laterally between the lateral end of the carrier and cover 6, floats freely in the region of the resistance layer 3 and is pulled in the direction of the resistance layer 3 only when the magnet acts.
  • FIG. 11 shows the position sensor 1 according to one of the embodiments as shown in FIGS. 1-10, wherein the position sensor 1 comprises a protective housing 16 made of a non-magnetic metal.
  • a protective housing 16 made of a non-magnetic metal.
  • This may be, for example, a metal such as aluminum, copper, brass, nickel silver or the like.
  • the protective housing 16 surrounds the position sensor 1 at least partially (as shown in FIG. 11) or also completely, wherein, according to the embodiment in FIG. 11, flanges 17 are present on the sides which enclose the lateral areas of the carrier 2 and the cover 6.
  • the side regions can also be glued together, soldered, welded or the like.
  • the contacting of the resistance layer 4 and the Abgreiftik 3 (sensor film) to the outside is sealingly, for example, by heat seal, conductive adhesive, a Nietpresstagen, flanging shown or similar means / method.
  • the contacting of the resistance layer 4 and the Abgreiftik 3 (sensor film) to the outside can be done open by a conductive rubber, soldering, welding or the like.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of the position sensor 1. Similar to the structure as shown in FIG. 1, this position sensor 1 has the carrier 2 provided with the resistive layer 3. Laterally spacers 13, 14 are present, in which the Abgreiftik 4 is clamped. On the opposite side of the one-piece spacer 15 is available again. About this arrangement, the cover 6 is arranged.
  • an interface 18, in particular at the end of the position sensor 1 are mounted.
  • This interface 18 includes a housing with an evaluation electronics, not shown here, which in turn can be connected via cables, connectors or the like with a downstream electronic devices.
  • corresponding contacts 19, here e.g. Pins led out of the housing, wherein on the side of the position sensor 1 openings 20 are provided, which are prepared for example by punching.
  • the position of the openings 20 corresponds to the contact pins 19, wherein the openings 20 and the associated pins 19, depending on their position with respect to the position sensor 1 have mechanical and / or electrical functions.
  • the sensor data can be adapted to the most diverse requirements of customer evaluation units.
  • the sensor is thus also protected from overloading and faulty switching on the part of the customer. Furthermore, damage to the sensor can be detected and reported to the evaluation unit.
  • FIGS. 13 and 14 show a further embodiment of the position sensor 1. Shown again is the at least one pick-off layer 4 and the resistance layer 3, in which case the resistance layer 3 has a ferromagnetic core. This has the consequence that upon exposure to the magnetic field of the permanent magnet 5, both the resistance layer 3 and the Abgreifnah 4 wave-shaped deformed during relative movement of the permanent magnet 5. As a result, as in the embodiments described in the preceding figures,
  • a permanent magnet 5 is always shown, with one pole pointing in the direction of the position sensor 1 and the other pole facing away from it.
  • the magnet is always arranged on one side and or the other side of the position sensor 1.
  • the magnet partially ring-shaped or annular or similar geometric design for example, horseshoe-shaped
  • the poles rotated 90 degrees to the orientation shown either in the longitudinal direction or in the transverse direction of the position sensor 1 to this.

Landscapes

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Positionssensor (1), bestehend aus einem elektrisch nicht leitfähigen, unmagnetischem Träger (2), auf welchem eine Widerstandsschicht (3) und im Abstand dazu zumindest teilweise übereinander liegend eine Abgreifschicht (4) angeordnet ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass unter Einwirkung einer entlang der übereinander liegenden Bereiche von der Widerstandsschicht (3) und der Abgreifschicht (4) bewegbaren Magneteinrichtung (5) eine Berührung zwischen der Widerstandsschicht (3) und der Abgreifschicht (4) entsteht, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Abgreifschicht (4) eine aus einem amorphen Metall bestehende Folie ist, auf die die Kraft der Magneteinrichtung (5) wirkt.

Description

Magnetischer Positionssensor mit einer Abgreifschicht aus einem amorphen Metall
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Positionssensor, bestehend aus einem elektrisch nicht leitfähigem, unmagnetischem Träger, auf welchem eine Widerstandsschicht und im Abstand dazu zumindest teilweise übereinander liegend, eine Abgreifschicht angeordnet ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass unter Einwirkung einer entlang der übereinander liegenden Bereiche von Widerstandsschicht und Abgreifschicht bewegbaren Magneteinrichtung einer Berührung zwischen der Widerstandsschicht und der Abgreifschicht entsteht, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des jeweiligen unabhängigen Patentanspruches.
Positionssensoren, die die Stellung eines Elementes relativ zu einer Bezugsposition erfassen, sind grundsätzlich bekannt. Beispiel für einen solchen Positionsgeber ist in der DE 43 39 931 C1 offenbart. Dieser Positionsgeber hat allerdings den Nachteil, dass er mechanisch unter Druck arbeitet, so dass dieser Positionsgeber einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist.
Um diesen Verschleißeffekt zu reduzieren, sind schon magnetische Positionssensoren bekannt geworden, so z.B. aus der DE 196 48 539 C2 oder der DE 10 2004 004 102 B3.
Ein gattungsbildender, passiver, magnetischer Positionssensor ist aus der DE 195 26 254 C2 bekannt. Dieser Positionssensor besteht aus einem elektrisch nicht leitfähigen, unmagnetischen Träger, auf welchem eine Widerstandsschicht und im Abstand
dazu zumindest teilweise übereinander liegend eine Abgreifschicht angeordnet ist. Die Abgreifschicht ist eine Biegebalkenstruktur, die mäanderförmig ausgebildet und zwischen zwei Abstandshaltern angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Abgreifschicht und der Widerstandsschicht ist so gewählt, dass unter Einwirkung einer entlang der übereinander liegenden Bereiche von Widerstandsschicht und Abgreifschicht bewegbaren Magneteinrichtung, hier ein Permanentmagnet, eine Berührung zwischen der Widerstandsschicht und der Abgreifschicht entsteht, woraus bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die Widerstandsschicht eine Widerstandsänderung erfolgt, die detektierbar ist und ein Maß für die relative Position des Permanentmagneten in Bezug auf den Positionssensor darstellt.
Ein solcher Sensor minimiert zwar schon die Verschleißeffekte, er ist aber nach wie vor nachteilig hinsichtlich seine aufwändigen Aufbaues, da die Abgreifschicht in Form einer mäanderförmigen Biegebalkenstruktur nur aufwändig herzustellen ist. Außerdem ist es erforderlich, diese mäanderfόrmige Biegebalkenstruktur zwischen zwei Abstandshaltern anzuordnen, wobei weiterhin der Nachteil gegeben ist, dass diese mäanderförmige Biegebalkenstruktur im Betrieb des Positionssensors bei mechanischen Beanspruchungen beschädigt werden kann.
Ein gattungsbildender Sensor ist aus der DE 10 2007 055 253.1 bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen magnetischen Positionssensor, der verschleißfrei arbeitet, bereit zu stellen, der hinsichtlich seines Aufbaues und seiner Dauerhaltbarkeit weiter verbessert ist.
Diese Aufgabe ist einerseits durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abgreifschicht eine aus einem amorphen Metall bestehende Folie ist, auf die die Kraft der Magneteinrichtung wirkt. Das heißt, dass die Abgreifschicht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig von dem a- morphen Metall gebildet ist. Bei dieser Erfindung werden in vorteilhafter Weise die positiven Eigenschaften von amorphen Metallen genutzt, um mit einer Magnetkraft auf die amorphe Metallfolie eine mechanische Biegung oder eine Welle in Abhängigkeit der Bewegung eines Objektes, die mittels des magnetischen Positionssensors erfasst werden soll, zu erzeugen. Dabei werden in Summe die Eigenschaften rein elastisch, weich magnetisch, dünne Folie und elektrisch leitend der erfindungsgemäßen Abgreifschicht genutzt, um einen magnetischen Positionssensor mit einer solchen Folie aus einem amorphen Metall einfacher herstellen zu können, um die Bauhöhe zu reduzieren und die Dauerhaltbarkeit zu verbessern. Bisher war es lediglich bekannt, dass diese Eigenschaften von amorphen Metallen bei Objekten nur getrennt voneinander eingesetzt wurden. So wurden beispielsweise bei Trafokernen nur die weichmagnetischen Eigenschaften eingesetzt oder die rein mechanischen Eigenschaften von amorphen Metallen kamen zum Beispiel für filigrane Handyscharniere zur Anwendung. Die Ausgestaltung der Abgreifschicht als Folie aus einem a- morphen Metall (auch metallisches Glas genannt) hat den Vorteil, dass diese amorphen Metalle härter, korrosionsbeständiger und fester (folglich dauerhaltbarer), jedoch in gewissen Grenzen verformbarer als gewöhnliche Metalle sind. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Verformungen klein sind (ungefähr 1%) und sich diese amorphen Metalle rein elastisch verhalten. Das heißt, die von der Abgreifschicht aufgenommene Energie bei Bewegung des Objektes relativ zu dem Positionssensor geht nicht als Verformungsenergie verloren, sondern wird beim Zurückfedern (also der Weiterbewegung des Objektes relativ zu dem Positionssensor) wieder voll abgegeben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass amorphe Metalle die am besten kommerziell verfügbaren weichmagnetischen Werkstoffe sind, so dass dadurch die Herstellungskosten der Positionssensoren mit einer solchen Abgreifschicht aus einem amorphen Metall gesenkt werden können. Weiterhin können in vorteilhafter Weise sehr dünne Folien, vorzugsweise 20 μm dicke Folien (+/- 25%) hergestellt werden. Außerdem sind diese amorphen Metalle elektrisch leitend, so dass mit Herstellung der Abgreifschicht auch schon die erforderliche Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit realisiert ist.
Die Verwendung einer Abgreifschicht in Form einer Folie aus einem amorphen Metall hat somit zusammenfassend den Vorteil, dass diese Folie wesentlich robuster gegenüber mechanischen äußeren Einwirkungen auf den Positionssensor ist und eine solche Folie wesentlich einfacher herzustellen und bei der Herstellung handzuhaben ist. Da die Abgreifschicht aus dem amorphen Metall Material besteht, kann sie optimal von der Magneteinrichtung, insbesondere einem Permanentmagneten, punktuell im Bereich der Magneteinwirkung auf die Widerstandsschicht herangezogen werden, so dass daraus die gewünschte Widerstandsänderung, die detektierbar ist, resultiert. Dadurch ist es möglich, dass sowohl die Magneteinrichtung kleiner baut als auch die Bauhöhe des Positionssensors reduziert werden kann, da der kleinere Magnet näher an den Positionssensor herangeführt werden kann. Außerdem kann bei entsprechender Formgebung des Trägers die Widerstandsschicht und auch die Abgreifschicht an diesem Träger angeordnet, d.h. befestigt werden, so dass die aus dem bekannten Stand der Technik erforderlichen Abstandshalter entfallen können. Auch daraus resultiert wieder eine Reduzierung der Bauhöhe des gesamten Positionssensors.
In besonders vorteilhafter Weise sind sowohl der Träger als auch die Widerstandsschicht, die Abgreifschicht und auch eine Abdeckung des Trägers aus einer starren oder flexiblen Folie gebildet, woraus wiederum die gesamte Bauhöhe des Positionssensors verringert wird. In Weiterbildung der Erfindung ist die Abgreifschicht von einer Abdeckung geschützt, wobei die Abdeckung mit dem Träger des Positionssensors verbunden ist. Dadurch ist eine einfache Herstellung des Positionssensors möglich, da zunächst der Träger hergestellt wird, mit der Widerstandsschicht versehen wird, anschließend die Abgreifschicht aufgebracht wird und danach diese gesamte Anordnung des an sich schon funktionsfähigen Positionssensors mit einer zusätzlichen Abdeckung vor äußeren Einflüssen geschützt wird. Dies hat außerdem den Vorteil, dass ein Positionssensor auf diese Art und Weise in beliebiger Länge gefertigt werden kann. Bestehe die genannten Elemente des Positionssensors aus einer flexiblen Folie, ist es weiterhin in vorteilhafter Weise möglich, um auf diese Art und Weise z. B. die Grundform des Positionssensors auf Rolle herzustellen, wobei, je nach gewünschter Länge eines zu fertigenden Positionssensors das Endlosmaterial einfach abgeschnitten und zu einem fertigen Positionssensor weiter verarbeitet werden kann. Die Weiterverarbeitung erfolgt beispielsweise derart, dass an den Enden des abgelenkten Stückes des Positionssensors Abschlussstücke angebracht werden, wobei an der einen Seite aus dem Abschlussstück ein Kabel herausgeführt wird, welches mit der Widerstandsschicht und der Abgreifschicht verbunden ist, wobei weiterhin an dem Ende des Kabels zum Beispiel, aber nicht zwangsweise, ein Steckverbinder vorhanden ist. Über diesen Steckverbinder kann der Positionssensor mit einer Auswerteeinrichtung verbunden werden, an der der Positionssensor angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, die Widerstandsänderung bei Relativbewegung der Magneteinrichtung zu dem Positionssensor zu detektieren.
In Weiterbildung der Erfindung ist es wesentlich, dass die Abdeckung ein Flussleit- blech ist oder ein Flussleitblech umfasst. Durch ein solches Flussleitblech kann die magnetische Wirkung verstärkt und die Empfindlichkeit des Positionssensors erhöht beziehungsweise die Magnetkraft der Magneteinrichtung damit einhergehend deren Größe verringert werden. In dieser Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Abde- ckung z.B. ein Kunststoffgehäuse ist, in welche ein geeignetes Flussleitblech eingesetzt und dort befestigt wird. Die Befestigung kann beispielsweise durch Verkleben oder Verstämmen erfolgen. Außerdem ist es denkbar, die Abdeckung in einem Spritzgussverfahren herzustellen, wobei das Flussleitblech mit dem Kunststoffmaterial, welches die Abdeckung bildet, zumindest teilweise oder insbesondere auch vollständig umspritzt wird. Daneben ist es alternativ denkbar, dass die Abdeckung ein starres Kunststoffteil oder ein flexibles Kunststoffteil, insbesondere eine Folie, ist wobei das Flussleitblech von einem Element, das Bestandteil ist, dessen Position er- fasst werden soll, gebildet wird. Als Beispiel sei hier genannt, dass der Positionssensor an einer Sitzschiene eines Sitzes eines Fahrzeuges befestigt ist, wobei durch Linearbewegung des Sitzes die Magneteinrichtung relativ zu dem Positionssensor, der beispielsweise am Chassis (Boden) des Fahrzeuges befestigt ist, relativ bewegt wird.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Kombination aus Abgreifschicht (Abgreiffolie) und Widerstandsschicht auf einer gegenüberliegenden Partnerfolie. Die Widerstandsseite ist Folgendermaßen aufgebaut. Basis ist eine Folie aus amorphen Metall. Diese kann, muss aber nicht mit einem Dielektrikum dünn beschichtet werden. Dieses wird mit einem Widerstandslack dünn beschichtet. Die Abgreiffolie wie ebenso die Partnerfolie mit der aufgebrachten Widerstandsbahn bilden zugleich Kontaktfedern und einen Magnetanker. Die Kontaktbetätigung erfolgt durch ein von außen einwirkendes Magnetfeld, das von einem in die Nähe gebrachten Dauermagneten oder in einer zugehörigen Magnetspule elektrisch erzeugt wird. Durch das Magnetfeld ziehen sich die beiden Kontaktzungen (Wellenberg und Wellental) an, berühren sich in ihrem Scheitelpunkt und schließen somit den elektrischen Stromkreis, in dem die Widerstandsschicht liegt. Sobald das Magnetfeld abfällt oder eine bestimmte Kraft unterschritten wird (insbesondere dann, wenn die Magneteinrichtung senkrecht von dem Positionssensor wegbewegt wird), öffnet sich der Kontakt aufgrund der Fe- derwirkung wieder, d.h. das Wellental löst sich von dem Wellenberg. Da die Kontaktzungen nur im Berreich des Magneten angezogen werden, bildet sich eine potentio- metrische Schaltung. Wird der Magnet jedoch längs relativ zu dem Positionssensor bewegt, rollt die Welle der Abgreifschicht und/oder der Widerstandsschicht über die Längserstreckung des Positionssensors.
Der erfindungsgemäße Positionssensor kann folgende Anwendungen finden (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):
• Linear und Rotativ 360°
• Linear auch axial um Welle gewickelt
• Einbauform: Gerade, Wellen, Kurven, 3D Verlegung
• Sensor ist fix und Magnet wird bewegt bzw. umgekehrt.
• Anwendung vorzugsweise in Fahrzeugen in: o Schiebedach o Sitzverstellung o Ladeboden o Schiebetür o Tür o Heckklappe o Cabriodach o Zylinder, Hydraulisch sowie Gas o Flügel, Spolierverstellung o Fenster o Ganghebel, Joystik o Federbein o Flüssigkeitsstand o Rückenlehne o Lenkwinkel
o Pedalweg und Winkel o Schalter Fuzzi Logik
• Mögliche Bauformen: o Gerade o Kurvenform o Gewellt o Gewölbt o Linear o Rotativ
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es denkbar, dass die zumindest eine Widerstandsschicht und/oder die zumindest eine Abgreifschicht fingerartig ausgebildet ist. Diese Finger sind quer zur Längserstreckung bei einem längs ausgebildeten Positionssensors ausgerichtet und überlappen sich zumindest teilweise, damit sie bei Einwirkung des Magnetfeldes der Magneteinrichtung zur Anlage kommen können. Diese Finger - oder kammartige Ausgestaltung der Widerstandsschicht beziehungsweise der Abgreifschicht ist z.B. nur im seitlichen Endbereich (also abgewandt von dem Bereich, in dem z.B. die Abgreifschicht in dem Abstandshalter eingespannt ist) vorhanden oder kann auch bis in den Bereich, in dem die jeweilige Schicht an dem jeweiligen Element befestigt ist, heran oder sogar hineinreichen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Positionssensors ist darin zu sehen, dass aufgrund seiner Konstruktion und der Materialwahl ein Verkleben der Widerstandsschicht mit der Abgreifschicht auch dann nicht erfolgen kann, wenn die Magneteinrichtung über längere Zeit hinweg an ein und derselben Stelle sich befunden hat. In diesem Zusammenhang sei als Beispiel erläutert, dass der Positionssensor an einer Sitzschiene eines Sitzes eines Fahrzeuges befestigt ist, wobei mit dem Positionssensor die Position des Sitzes in Bezug auf das Chassis des Fahrzeuges erfasst werden soll. Hierzu ist die Magneteinrichtung an dem Sitz befestigt. Hier ist nun der Fall denkbar, dass der Sitz über längere Zeit hinweg nicht bewegt wird, da das Fahrzeug immer von ein und demselben Fahrer gesteuert wird. Wird nun nach sehr sehr langer Zeit der Sitz aus seiner einmal eingestellten Position herausbewegt, ist nicht zu befürchten, dass die ausgelenkte Welle (Wellental beziehungsweise Wellenberg) der Abgreifschicht an der Widerstandsschicht haften bleibt. Aufgrund des sich ändernden Magnetfeldes infolge der Verschiebung des Sitzes erfolgt auch ein Wegwandern des Wellenberges beziehungsweise des Wellentales aus seiner ursprünglichen Position, so dass dadurch die Abgreifschicht nicht an der Widerstandsschicht haften bleibt, obwohl sie zwecks Erfassung der Position und damit des Widerstandes des Positionssensors zur Anlage gekommen sind.
Als weitere neue Anwedungsbereiche sind erfindungsgemäß vorgesehen, entweder dass der Positionssensor als Potentiometer ausgebildet ist und ein Kollektor des Potentiometers von einem amorphen Metall gebildet ist, oder dass der Positionssensor als Reedschalter ausgebildet ist und ein Schaltkontakt des Reedschalters von einem amorphen Metall gebildet ist.
Ein aus dem amorphen Metall gebildeter Kollektor ist besonders vorteilhaft für ein berührungsloses und damit verschleißfreies Potentiometer, dessen Welle verschleißfrei rollt und den bisherigen schabenden Schleifer ersetzt. Ebenso vorteilhaft sind die Schaltkontakte in einem Reedschalter von dem amorphen Metall gebildet, so dass auch dadurch die Verschleißfreiheit erzielt wird. Denkbar ist auch ein Biegebalkensystem mit aufgebrachtem Dehnungsmessstreifen. Amorhphe Metallfolien sind hier von Vorteil, weil sie sehr elastisch und bei einer Biegebeaπspruchung wiederholgenau sind. In Kombination mit einer Magneteinrichtung( beispielsweise einem Magnettarget) kann so folgendes realisiert werden:
o Berührungsloser elektronischer Schalter (kann also mechanische Reedschalter ersetzen), o Magnetischer Detektor, o Berührungsloser Wegsensor, o Magnetischer Impulszähler, o Näherungsschalter.
Es können im Vergleich zu normalen Reedschaltern nicht nur die Schaltstellung EIN und AUS ausgewertet werden, sondern auch alle Zwischenstellungen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, aus denen sich die entsprechenden Vorteile ergeben, sind in den Unteransprüchen angeführt. Außerdem erfolgt eine Beschreibung der Merkmale der Unteransprüche im Folgenden in Zusammenhang mit den Figuren.
In den Figuren ist, soweit im Einzelnen dargestellt, ein magnetischer Positionssensor mit der Bezugsziffer 1 versehen. In Figur 1 ist erkennbar, dass der Positionssensor 1 aus einem elektrisch nicht leitfähigen, unmagnetischem Träger 2 besteht, auf welchem eine Widerstandsschicht 3 angeordnet bzw. befestigt ist und im Abstand dazu zumindest teilweise übereinander liegend eine Abgreifschicht 4 aus einem amorphen Metall vorgesehen ist. Die Anordnung der Widerstandsschicht 3 erfolgt beispielsweise in einer Ausnehmung in dem Träger 2, wobei eine weitere absatzförmige Ausgestaltung des Trägers 2 auch die Abgreifschicht 4 in Form der Folie aus einem amorphen Metall aufnimmt. Diese beiden Schichten 3, 4, können z.B. seitlich, teilweise oder vollständig mit dem Träger 2 verprägt, verklebt oder dergleichen werden. Weiterhin ist in Form eines Permanentmagnetes 5 eine Magneteinrichtung vorhanden, die relativ zu dem Positionssensor 1 bewegbar ist. Die bisher beschriebenen EIe- mente des Positionssensors werden von einer Abdeckung 6 geschützt, wobei die Abdeckung 6 z.B. ebenfalls aus einem elektrisch nicht leitfähigen, unmagnetischen Material bestehen und z.B. in den Seitenbereichen mit dem Träger 2 verbunden ist. Weiterhin besteht der obere Teilbereich der Abdeckung 6 aus einem Flussleitblech, um die magnetische Wirkung des Magneten 5 zu erhöhen, woraus wiederum in vorteilhafter Weise resultiert, dass der gesamte Positionssensor 1 flacher bauen kann.
In den Figuren 2 und 3 sind unterschiedliche Wirkungsweisen des Positionssensors 1 gezeigt. Aus Figur 2 geht hervor, dass im Bereich der Magneteinrichtung 5 die Abgreifschicht 4 in Richtung der Widerstandsschicht gezogen wird, da der eine Pol der Magneteinrichtung 5 die Abgreifschicht 4 in Richtung der Widerstandsschicht 3 zieht. Dadurch entsteht die in Figur 2 erkennbare Einbuchtung. In Figur 3 ist gezeigt, dass die Abgreifschicht 4 an einem seitlichen Abstandshalter 7 angeordnet ist und somit nur parallel seitlich zu dem Abstandshalter 7 im Bereich des Permanentmagnetes 5 auf die Widerstandsschicht 3 gezogen wird. Wenn also der Magnet 5 relativ zu dem Positionssensor 1 bewegt wird (bei Betrachtung der Figuren 2 und 3 nach rechts o- der nach links), zieht der Magnet 5 die Abgreifschicht 4 in Form der Folie in einer Welle nur im Bereich des Permanentmagneten 5 an und drückt diese auf die Widerstandsschicht 3, so dass die jeweilige Position des Magneten 5 relativ zu dem Positionssensor 1 erfasst werden kann.
In Figur 4 ist gezeigt, dass der Positionssensor 1 aus einer Abgreifschicht 4 besteht, die auf der Abdeckung 6, welche beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material besteht, aufmag netisiert ist. Dies hat den Vorteil, dass der seitliche Abstandshalter 7 gemäß Figur 2 entfallen kann. Der Permanentmagnet 5 zieht nun die Abgreifschicht 4 in Form der Folie wiederum in Form einer sauberen Welle nur im Bereich des Magneten 5 an und drückt diese somit auf die Widerstandsschicht 3. In Figur 5 ist der gleiche Aufbau gezeigt, allerdings ist der Magnet 5 umgepolt, so dass dessen Magnetfeld die Abgreifschicht 4 in die entgegengesetzte Richtung drückt, woraus resultiert, dass die Abgreifschicht 4 von der Widerstandsschicht 3 gezielt weggedrückt werden kann. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn der umgepolte Permanentmagnet 5 einmal über die gesamte Erstreckung des Positionssensors 1 bewegt wird, um die Abgreifschicht 4 in eine definierte Ausgangslage zu bringen.
In Figur 6 ist analog zu dem vorstehend beschriebenen Aufbau des Positionssensors 1 ein weiterer Permanentmagnet 8 vorhanden, wobei die Polung der beiden Magnete 5, 8 entgegengesetzt ist und weiterhin zwei Widerstandsschichten 3 mit einer dazwischen liegenden Abgreifschicht 4 vorgesehen sind. Auf Grund der umgekehrten Polung der beiden Magnete 5, 8 wird die Abgreifschicht 4 im Bereich des jeweiligen Magneten einmal an die untere und einmal an die obere Widerstandsschicht 3 gedrückt bzw. herangezogen. Damit kann also die Position von den beiden Magneten 5, 6 relativ zu dem Positionssensor 1 erfasst werden.
Eine weitere Ausgestaltung des Positionssensors 1 im Schnitt ist in Figur 7 dargestellt. Hier ist erkennbar, dass zwei Widerstandsschichten 3, 10, vorhanden sind, zwischen denen die Abgreifschicht 4 in Form der Folie zwischengeordnet ist. Dabei ist zwischen Abgreifschicht 4 in der Mitte und den beiden Widerstandsschichten 3, 10, wiederum ein Abstand vorhanden, so dass bei Bewegung des Permanentmagneten 5 relativ zu dem Positionssensor 1 und in Abhängigkeit Polung des Magneten 5 die Abgreifschicht 4 entweder an die untere Widerstandsschicht 3 gezogen oder an die obere Widerstandsschicht 10 gedrückt wird. Der Magnet 5 ist beispielsweise ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet und kann in Bauform als Block, Stab, Ring, Scheibe oder dergleichen, jeweils abgestimmt mit dem Positionssensor 1 , ausgebildet sein.
In Figur 8 ist entsprechend dem Aufbau gemäß Figur 7 gezeigt, dass wiederum zwei Widerstandsschichten 3, 10, vorhanden sind, in denen die dazwischen angeordnete Abgreifschicht 4 von oberhalb und unterhalb des Positionssensors 1 angeordneten Magneten 5, 11 angezogen bzw. herangedrückt werden kann.
Während in den bisherigen Figuren immer einzelne Magnete 5, 8, 11, die auf jeweils einer Seite oder auf der gleichen Seite des Positionssensors angeordnet waren, gezeigt sind, ist gemäß Figur 9 ein einziger Magnet 12 mit innerhalb dieses Magnets 12 wechselnder Polfolge gezeigt. Aus dieser innerhalb des einzigen Magneten 12 resultierenden Polfolge wird die Abgreifschicht 4 wiederum entweder an die untere Widerstandsschicht 3 oder die obere Widerstandsschicht 4 herangezogen bzw. gedrückt.
In Figur 10 ist der Aufbau eines Positionssensors 1 gezeigt, bei dem die zumindest eine Abgreifschicht 4 zwischen zwei Abstandshaltern 13, 14 angeordnet ist, wobei diese Abstandshalte 13, 14 von der Abdeckung 6 und dem Träger festgelegt werden, oder ein einzelner Abstandshalter 15 vorgesehen ist, der die Widerstandsschicht 4 an dem Träger 2 bzw. an der Abdeckung 6 festlegt. Die Ausgestaltung mit den beiden Abstandshaltern 13, 14 oder dem einzigen Abstandshalter 15 entspricht der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung, wobei in Figur 10 die Besonderheit gegeben ist, dass mit den Abstandshaltern (entweder 13, 14, oder 15) nicht nur eine Abgreifschicht 4 am Träger 2 bzw. an der Abdeckung 6 festgelegt wird, sondern dass zwei Abgreifschichten 4 vorgesehen sind, die mit der einen Widerstandsschicht 3 (alternativ auch mehreren Widerstandsschichten) zusammenwirken. Das heißt, dass die flächigen Abgreifschichten 4 (oder auch nur eine Abgreifschicht 4) seitlich zwischen dem seitlichen Ende von Träger und Abdeckung 6 festgelegt ist, im Bereich der Widerstandsschicht 3 frei schwebt und nur bei Einwirkung des Magneten in Richtung der Widerstandsschicht 3 gezogen wird.
In Figur 11 ist der Positionssensor 1 gemäß einer der Ausführungsformen, wie sie in den Figuren 1-10 gezeigt ist, gezeigt, wobei der Positionssensor 1 ein Schutzgehäuse 16 aus einem nicht magnetischen Metall aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Metall wie Aluminium, Kupfer, Messing, Neusilber oder dergleichen handeln. Ein solches Schutzgehäuse 16 hat den Vorteil, dass dadurch der Positionssensor 1 wesentlich robuster wird, dass seine Temperaturbeständigkeit erhöht wird und dass er für Zwecke nach Schutzart IP 69 eingesetzt werden kann. Das Schutzgehäuse 16 umgibt den Positionssensor 1 zumindest teilweise (wie in Figur 11 gezeigt) oder auch vollständig, wobei gemäß der Ausgestaltung in Figur 11 an den Seiten Umbördelungen 17 vorhanden sind, die die seitlichen Bereiche von Träger 2 und Abdeckung 6 einschließen. Alternativ zum Umbördeln können die Seitenbereiche auch miteinander verklebt, verlötet, verschweißt oder dergleichen werden.
Die Kontaktierung der Widerstandsschicht 4 und der Abgreifschicht 3 (Sensorfolie) nach Außen erfolgt dichtend zum Beispiel durch Heatseal, Leitkleber, eine Nietpressverbindung, die gezeigte Umbördelung oder vergleichbare Mittel/Verfahren. Alternativ kann die Kontaktierung der Widerstandsschicht 4 und der Abgreifschicht 3 (Sensorfolie) nach Außen offen durch ein Leitgummi, Löten, Schweißen oder dergleichen erfolgen.
In Figur 12 ist eine weitere Ausgestaltung des Positionssensors 1 gezeigt. Ähnlich dem Aufbau, wie er in Figur 1 gezeigt ist, weist dieser Positionssensor 1 den Träger 2 auf, der mit der Widerstandsschicht 3 versehen ist. Seitlich sind Abstandshalter 13, 14 vorhanden, in denen die Abgreifschicht 4 eingespannt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist wieder der einteilige Abstandshalter 15 vorhanden. Über dieser Anordnung ist die Abdeckung 6 angeordnet. Dieser prinzipielle Aufbau des Positionssensors 1 kann, wie vorstehend schon erwähnt, in beliebiger Form beziehungsweise
beliebiger Länge hergestellt werden. Für den Fall, dass eine Verarbeitung des Ausgangssignals dieses Positionssensors 1 gewünscht ist, kann, wie in Figur 12 dargestellt, eine Schnittstelle 18 insbesondere am Ende des Positionssensors 1 angebracht werden. Diese Schnittstelle 18 umfasst ein Gehäuse mit einer hier nicht dargestellten Auswerteelektronik, die ihrerseits über Kabel, Steckverbinder oder dergleichen mit einem nachgeschalteten elektronischen Geräte verbunden werden kann. Zur Kontaktierung der in der Schnittstelle 18 vorhandenen Elektronik sind entsprechende Kontakte 19, hier z.B. Kontaktstifte, aus dem Gehäuse herausgeführt, wobei auf Seiten des Positionssensors 1 Öffnungen 20 vorhanden sind, die beispielsweise durch Ausstanzen hergestellt werden. Die Lage der Öffnungen 20 korrespondiert mit den Kontaktstiften 19, wobei die Öffnungen 20 sowie die zugehörigen Stifte 19 je nach ihrer Lage in Bezug auf den Positionssensor 1 mechanische und/oder elektrische Funktionen aufweisen.
Durch den Einbau eines Interface wie zum Beispiel Spannungsinterface in die Schnittstelle können die Sensordaten an die unterschiedlichsten Anforderungen von kundenseitigen Auswerteeinheiten angepasst werden. Der Sensor wird dadurch auch von Überbelastung und kundenseitiger Fehlschaltung geschützt. Weiterhin kann eine Beschädigung des Sensors detektiert werden und an die Auswerteeinheit gemeldet werden.
In den Figuren 13 und 14 ist eine weitere Ausgestaltung des Positionssensors 1 dargestellt. Gezeigt ist wieder die zumindest eine Abgreifschicht 4 und die Widerstandsschicht 3, wobei hierbei die Widerstandsschicht 3 einen ferromagnetischen Kern aufweist. Dies hat zur Folge, dass bei Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagnetes 5 sich sowohl die Widerstandsschicht 3 als auch die Abgreifschicht 4 wellenförmig bei Relativbewegung des Permanentmagnetes 5 verformt. Dadurch wird, wie auch schon bei den Ausführungsformen, die in den vorangegangenen Figu-
ren gezeigt und erläutert worden ist, ein durch ein Magnetfeld aktiviertes Potentiometer gebildet. Da keine Kontaktschleifung stattfindet, sondern nur ein Aufliegen des Wellentales beziehungsweise des Wellenberges von Widerstandsschicht beziehungsweise Abgreifschicht ist ein Verschleiß ausgeschlossen. Das heißt, dass der Kontakt im Anlagebereich der Widerstandsschicht zu der Abgreifschicht aktiv geschlossen und geöffnet wird, woraus die gewünschte und erfassbare Widerstandsänderung resultiert.
In den Figuren ist immer ein Dauermagnet 5 gezeigt, wobei der eine Pol in Richtung des Positionssensors 1 zeigt und der andere Pol davon abgewandt ist. Außerdem ist der Magnet immer auf der einen und oder der anderen Seite des Positionssensors 1 angeordnet. Alternativ hierzu ist es bei einem solchen Positionssensors 1 in länglicher oder anderer Bauform auch möglich, dass der Magnet teilringförmig oder ringförmig oder vergleichbarer geometrischer Ausgestaltung (zum Beispiel hufeisenförmig) den Positionssensor 1 umschliesst. Außerdem ist es denkbar, die Pole um 90 Grad verdreht zu der gezeigten Ausrichtung entweder in Längsrichtung oder in Querrichtung des Positionssensors 1 zu diesem anzuordnen. Neben einer Ausrichtung der Pole des Magneten parallel oder quer zu der Achse des Positionssensors 1 sind auch davon abweichende Anordnungen (schräge Ausrichtung) denkbar, die aber nicht die bevorzugte Ausrichtung darstellen, da bei einer Ausrichtung der Pole des Magneten parallel oder quer zu der Achse des Positionssensors 1 die Wirkkräfte auf die Abgreifschicht am größten sind.

Claims

Patentansprüche
1. Magnetischer Positionssensor (1) bestehend aus einem elektrisch nicht leitfähigen, unmagnetischem Träger (2), auf welchem eine Widerstandsschicht (3) und im Abstand dazu zumindest teilweise übereinander liegend eine Abgreifschicht (4) angeordnet ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass unter Einwirkung einer entlang der übereinander liegenden Bereiche von der Widerstandsschicht (3) und der Abgreifschicht (4) bewegbaren Magneteinrichtung (5) eine Berührung zwischen der Widerstandsschicht (3) und der Abgreifschicht (4) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifschicht (4) eine aus einem amorphen Metall bestehende Folie ist, auf die die Kraft der Magneteinrichtung (5) wirkt.
2. Positionssensor (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifschicht (4) von einer Abdeckung (6) geschützt ist, wobei die Abdeckung (6) mit dem Träger (2) verbunden ist.
3. Positionssensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (6) ein Flussleitblech ist oder ein Flussleitblech umfasst.
4. Positionssensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifschicht (4) über einen seitlichen Abstandshalter (7, 13, 14, 15) an dem Träger (2) und/oder der Abdeckung (6) angeordnet ist.
5. Positionssensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifschicht (4) zumindest teilweise losgelöst auf der Abdeckung (6) aufmag- netisiert ist und die Abdeckung (6) aus einem ferromagnetischen Material besteht.
6. Positionssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Abgreifschichten (4) vorgesehen sind, die mit der Widerstandsschicht (3) zusammen wirken.
7. Positionssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abgreifschicht (4) zwischen zwei Abstandshaltern (13, 14) oder von einem Abstandshalter (15) an der Abdeckung (6) und/oder dem Träger (2) gehalten ist.
8. Positionssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (1) ein Schutzgehäuse (16) aus einem nicht magnetischen Metall aufweist.
9. Positionssensor, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor als Potentiometer ausgebildet ist und ein Kollektor des Potentiometers von einem amorphen Metall gebildet ist.
10. Positionssensor, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor als Reedschalter ausgebildet ist und ein Schaltkontakt des Reedschalters von einem amorphen Metall gebildet ist.
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