WO2003029758A1 - Einrichtung zur messung von wegen und/oder positionen - Google Patents

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WO2003029758A1
WO2003029758A1 PCT/DE2002/003653 DE0203653W WO03029758A1 WO 2003029758 A1 WO2003029758 A1 WO 2003029758A1 DE 0203653 W DE0203653 W DE 0203653W WO 03029758 A1 WO03029758 A1 WO 03029758A1
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magnet
sensor
measuring device
position measuring
axis
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PCT/DE2002/003653
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French (fr)
Inventor
Klaus FAHRLÄNDER
Dierk Tille
Original Assignee
Marquardt Gmbh
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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
    • G01D5/142—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 using Hall-effect devices
    • G01D5/145—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 using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • the invention relates to a displacement and / or position measuring device according to the preamble of patent claim 1.
  • Such path and / or position measuring devices are used in household appliances.
  • the displacement measuring device can be used to detect the load on the laundry drum and the position measuring device can be used to detect the vibration behavior of the laundry drum.
  • a magnetically working displacement and / or position measuring device is known.
  • This has a conventional permanent magnet and a sensor that detects the magnetic field strength.
  • the magnet and / or the sensor cooperate with a movable element, so that a relative movement between the sensor and the magnet can be effected by means of the movable element.
  • In the magnetic circuit there is an obliquely arranged rail to the relative movement of magnetically good conductive material, whereby the magnetic field strength is influenced according to the relative movement, so that the path and / or the position of the movable element can be determined due to the magnetic field strength detected by the sensor.
  • an increasing air gap between the magnet and the sensor can also be provided, which then results in a lower field strength at the sensor which is non-linearly dependent on the distance between the magnet and the sensor.
  • a disadvantage of the devices designed in this way appears to be their low sensitivity, lack of accuracy and also the effort for evaluating the magnetic field strength for the path and / or position determination.
  • the invention has for its object to simplify the displacement and / or position measuring device and in particular to increase its accuracy.
  • the magnet has a shape such that the magnetic field strength has a varying course along an axis of the magnet.
  • the magnet is arranged in the device so that the relative movement essentially runs in the direction of this axis of the magnet.
  • the sensitivity and accuracy of the displacement and / or position measuring device can thus be adapted to the respective requirements in a simple manner by the shape of the magnet. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the sensor expediently generates an electrical output voltage in the displacement and / or position measuring device as a function of the magnetic field strength.
  • the electrical output voltage can be further evaluated in a conventional manner by means of an electronic circuit, a microcomputer or the like.
  • the output voltage can be substantially proportional to the detected magnetic field strength, in particular to the flux density associated with the respective magnetic field strength.
  • the known physical measuring methods are suitable for detecting the magnetic field strength.
  • the sensor can be an analog Hall sensor, GMR sensor or the like.
  • the magnet has a ramp or wedge shape in the direction of the axis, which is accompanied by a linear change in the height of the magnet in the direction of the axis.
  • the flux density profile for the magnetic field is essentially linear in the direction of the axis.
  • the air gap between the Magnets and the sensor in the path and / or position measuring device along the direction of the axis to be substantially constant.
  • Such a displacement and / or position measuring device has a constant resolution in the entire measuring range and a constant sensitivity.
  • the magnet can be produced in an inexpensive manner in its desired shape by injection molding.
  • the magnet consists of plastic-bonded magnetic particles.
  • the magnet can be attached to the movable element, for example with a detent, inserted into the movable element, integrated into the movable element or the like. If the plastic-bonded magnet is produced by injection molding, it is still a good idea to inject the magnet into the movable element in the manner of a two-component part.
  • a displacement and / or position measuring device which is particularly suitable for use in household appliances, such as washing machines, tumble dryers or the like on account of its low cost, has a plunger as a movable element, the plunger being able to be mounted in a housing in a linearly movable manner.
  • the magnet can then be attached to the plunger in such a way that the axis of the magnet is aligned approximately parallel to the longitudinal axis of the plunger.
  • the senor which is designed in particular in the manner of an integrated circuit, is arranged on a printed circuit board, and electronics for evaluating the sensor signal can also be located on the printed circuit board.
  • a holder for fastening the printed circuit board is expediently arranged in the housing.
  • a plug receptacle for a plug for electrical connection to the printed circuit board can be arranged on the housing, in particular on the holder.
  • the path and or position measuring device is articulated on the one hand on the movable element, namely the drum, and on the other hand on a fixed element, namely the frame.
  • a ball joint and a mounting plate are preferred for the sake of simplicity.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that the displacement and / or position measuring device is inexpensive and simple to manufacture and can therefore be used in cost-sensitive mass articles, such as household appliances or the like. Nevertheless, the path and / or position measuring device works very precisely and also sensitively, so that it can also be used in safety-critical applications, for example in motor vehicles. It is particularly advantageous that the output signal generated by the sensor can be evaluated in a simple and also quick manner with regard to the path and / or position determination. Furthermore, the resolution and the output signal obtained can be influenced in a simple manner by the shape of the magnet, in particular by its slope in the direction of its axis in accordance with the ramp-like shape.
  • FIG. 1 schematically shows a displacement and / or position measuring device in a perspective view in the manner of a schematic diagram
  • FIG. 2 shows the flux density curve as a function of the path as a characteristic curve for the path and / or position measuring device according to FIG. 1,
  • Fig. 4 shows the displacement and / or position measuring device from Fig. 3 in an exploded view.
  • a displacement and / or position measuring device 1 which consists of a magnet 2 and a sensor 3 that detects the magnetic field strength.
  • the magnet 2 and / or the sensor 3 acts with a movable one Element 4 together, so that a relative movement between the sensor 3 and the magnet 2 can thus be effected by means of the movable element 4.
  • the magnet 2 is predominantly arranged on the movable element 4, which is only indicated schematically.
  • the magnet 2 now has such a shape that the magnetic field strength along an axis 5 of the magnet 2 has a varying and thus non-constant course.
  • the magnet 2 is arranged so that the relative movement essentially runs in this direction of the axis 5 of the magnet 2.
  • the path and / or the position of the movable element 4 can be determined on the basis of the magnetic field strength detected in each case by the sensor 3.
  • the sensor 2 generates an electrical output voltage as a function of the magnetic field strength, which can be removed at the connections 6 of the sensor 3.
  • the output voltage is essentially proportional to the detected magnetic field strength.
  • the output voltage is proportional to the flux density associated with the respective magnetic field strength, as can also be seen from the characteristic curve 7 for the flux density B of the magnet 2 in FIG. 2.
  • the characteristic curve 7 is shown in FIG. 2 as a function of the path in the direction of the axis 5 along the magnet 2, specifically along a line centered on the width of the magnet and parallel to the horizontal bottom surface of the magnet 2 at a certain distance from the bottom surface.
  • the side view of the magnet 2 is shown here.
  • Sensor 2 can be a Hall sensor, a GMR sensor or the like.
  • An analogue house sensor is preferred.
  • the magnet 2 has a ramp or wedge shape in the direction of the axis 5, as can be seen in particular from FIG. 2.
  • This ramp is such that the magnet 2 has a linear change in its height 8 in the direction of the axis 5.
  • the flux density profile B for the magnetic field in the direction of the axis 5 is essentially linear, which shows the characteristic curve 7.
  • Nonlinear effects only occur at the ends of the magnet 2 , so that the working range of the displacement and / or position measuring device 1 is preferably selected within the two ends of the magnet 2.
  • the sensor 3 is arranged in relation to the magnet 2 in such a way that the air gap 9 between the magnet 2 and the sensor 3 along the direction of the axis 5 is essentially the same.
  • the ramp-shaped or conical shape of the magnet 2 can be produced from a conventional bar magnet by appropriate machining. However, it is preferred that the magnet 2 consists of plastic-bonded magnetic particles. In this case, the magnet 2 can be produced in a simple manner by injection molding.
  • the magnet 2 is attached to the movable element 4.
  • a locking lug 10 is provided on the magnet 2, so that the magnet 2 can be locked on the movable element 4.
  • the magnet 2 can also be inserted or integrated into the movable element 4 in some other way.
  • the movable element 4 is usually made of plastic and is produced in a conventional manner by injection molding. If it is a plastic-bonded magnet 2, then it makes sense to inject the magnet 2 into the movable part 4 in the manner of a two-component part when the movable element 4 is manufactured.
  • 3 and 4 show the more detailed configuration of a path and or position measuring device 1 which is intended in particular for a washing machine, a tumble dryer or the like for the detection of vibrations and / or the loading of the drum.
  • the path and / or position measuring device 1 has a housing 11.
  • the movable element consists of a plunger 4 which is mounted in the housing 11 so as to be linearly movable.
  • the ramp-shaped or wedge-shaped magnet 2 is attached to the plunger 4 by clipping, overmolding or the like. That the direction of the axis 5 of the magnet 2 shown in broken lines in FIG. 4 is aligned approximately parallely to the direction of the longitudinal axis 12 of the plunger 4 ,
  • the sensor 3, which is a Hall sensor, is designed in the manner of an integrated circuit and is arranged on a printed circuit board 13. Electronics for evaluating what is generated by the sensor 3 can also be found on the printed circuit board 13 Sensor signal are located, but this is not shown further.
  • the housing 11 there is a holder 14 for fastening the printed circuit board 13.
  • a plug receptacle 15 for a plug 16 is arranged on the housing 11, specifically on the holder 14.
  • the plug 16 is used for the electrical connection to the printed circuit board 13, with which the electrical voltage for operating the displacement and / or position measuring device 1 is supplied, and the data generated by the displacement and / or position measuring device 1 are passed on.
  • the path and / or position measuring device 1 is articulated on the one hand on the drum of the washing machine, the tumble dryer or the like and on the other hand on its GesteU.
  • a ball joint 17 is used for articulation to the drum.
  • the ball joint 17 consists of a ball 19 fastened to the tappet 4 and a ball socket 20 in which the ball 19 is mounted.
  • the ball socket 20 is located on a mounting plate 21, which in turn is attached to the drum as a movable part, so as to transmit the movements of the drum to the plunger 4.
  • a ball joint 18 is also used for articulation to the housing 11, the ball 19 being arranged on the housing 11 and ball socket 20 on a fastening plate 22.
  • the mounting plate 22 is in turn arranged on the GesteU as a fixed part of the washing machine, the tumble dryer or the like.
  • the path and or position measuring device 1 can also be used in motor vehicles, for example in motor vehicle locks, for chassis detection or the like.
  • Plug, 18 ball joint: ball (from ball joint): ball socket (from ball joint), 22: mounting plate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Weg- und/oder Positionsmesseinrichtung (1) mit einem Magneten (2) und mit einem die Magnetfeldstärke detektierenden Sensor (3). Der Magnet (2) und/oder der Sensor (3) wirken mit einem beweglichen Element (4) zusammen, wobei mittels des beweglichen Elementes (4) eine Relativbewegung zwischen dem Sensor (3) und dem Magneten (2) bewirkbar ist. Weiter besitzt der Magnet (2) eine derartige Form, dass die Magnetfeldstärke entlang einer Achse (5) des Magneten (2) einen variierenden, nichtkonstanten Verlauf aufweist. Die Relativbewegung verläuft im wesentlichen in Richtung dieser Achse (5) des Magneten (2). Aufgrund der vom Sensor (3) detektierten Magnetfeldstärke ist der Weg und/oder die Position des beweglichen Elementes (4) feststellbar.

Description

Einrichtung zur Messung von Wegen und/oder Positionen
Die Erfindung betrifft eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtungen finden in Haushaltsgeräten Verwendung. Beispielsweise kann in einer Waschmaschine die Wegmeßeinrichtung zur Beladungserkennung der Wäschetrommel sowie die Positionsmeßeinrichtung zur Detektierung des Schwingungsverhaltens der Wäschetrommel dienen.
Aus der DE 40 38 674 AI ist eine magnetisch arbeitende Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung bekannt. Diese besitzt einen herkömmlichen Permanent- Magneten und einen die Magnetfeldstärke detektierenden Sensor. Der Magnet und/oder der Sensor wirken mit einem beweglichen Element zusammen, so daß mittels des beweglichen Elementes eine Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem Magneten bewirkbar ist. Im Magnetkreis befindet sich eine schräg zur Relativbewegung angeordnete Schiene aus magnetisch gut leitendem Material, wodurch die Magnetfeldstärke entsprechend der Relativbewegung beeinflußt wird, so daß der Weg und/oder die Position des beweglichen Elementes aufgrund der vom Sensor detektierten Magnetfeldstärke feststellbar ist. Anstelle einer solchen Schiene kann auch ein sich vergrößernder Luftspalt zwischen Magnet und Sensor vorgesehen sein, wodurch sich dann eine geringere, nichtliriear vom Abstand zwischen dem Magnet und dem Sensor abhängige Feldstärke am Sensor ergibt. Nachteilig bei den solcherart ausgestalteten Einrichtungen erscheint deren geringe Empfindlichkeit, mangelnde Genauigkeit sowie auch der Aufwand zur Auswertung der Magnetfeldstärke für die Weg- und/oder Positionsbestimmung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung einfacher auszugestalten und insbesondere deren Genauigkeit zu steigern.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfmdungsgemäßen Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung weist der Magnet anders als ein herkömmlicher, stabförmiger Permanent-Magnet eine derartige Form auf, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse des Magneten einen variierenden Verlauf besitzt. Der Magnet ist in der Einrichtung so angeordnet, daß die Relativbewegung im wesentüchen in Richtung dieser Achse des Magneten verläuft. In einfacher Art und Weise ist damit die Empfindhchkeit und Genauigkeit der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung durch die Form des Magneten den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßigerweise erzeugt der Sensor in der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung eine elektrische Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke. Die elektrische Ausgangsspannung ist mittels einer elektronischen Schaltung, einem Mikrocomputer o. dgl. in an sich üblicher Weise weiter auswertbar. Der Einfachheit halber kann die Ausgangsspannung im wesentlichen proportional zur erfaßten Magnetfeldstärke, und zwar insbesondere zu der der jeweiligen Magnetfeldstärke zugehörigen Flußdichte, sein.
Zur Detektierung der Magnetfeldstärke eignen sich die bekannten physikalischen Meßverfahren. Insbesondere kann es sich bei dem Sensor um einen analog arbeitenden Hallsensor, GMR-Sensor o. dgl. handeln.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung besitzt der Magnet in Richtung der Achse eine rampen- oder keilförmige Gestalt, wodurch eine lineare Änderung der Höhe des Magneten in Richtung der Achse einhergeht. Dadurch ist der Fluß dichteverlauf für das Magnetfeld in Richtung der Achse im wesentlichen linear. Zusätzlich kann der Luftspalt zwischen dem Magneten und dem Sensor in der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung entlang der Richtung der Achse im wesentlich gleichbleibend sein. Eine solche Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung besitzt eine konstante Auflösung im gesamten Meßbereich sowie eine gleichbleibende Empfindhchkeit.
In kostengünstiger Weise ist der Magnet in seiner gewünschten Form durch Spritzgießen herstellbar. Hierfür besteht der Magnet aus kunststoffgebundenen Magnetpartikeln. Der Magnet kann am beweglichen Element, beispielsweise mit einer Nerrastung, befestigt, in das beweghche Element eingesetzt, in das bewegliche Element integriert o. dgl. sein. Wird der kunststoffgebundene Magnet durch Spritzgießen hergestellt, so bietet es sich der Einfachheit halber weiterhin an, den Magneten in das beweghche Element in der Art eines Zwei-Komponenten-Teils einzuspritzen.
Eine aufgrund ihrer Kostengünstigkeit besonders für den Einsatz in Haushaltsgeräten, wie Waschmaschinen, Wäschetrocknern o. dgl., geeignete Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung besitzt einen Stößel als beweghches Element, wobei der Stößel in einem Gehäuse linear beweglich gelagert sein kann. Der Magnet kann dann derart am Stößel befestigt sein, daß die Achse des Magneten in etwa parallel zur Längsachse des Stößels ausgerichtet ist.
Um die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung mit eigener Intelligenz auszustatten, ist der insbesondere in der Art eines integrierten Schaltkreises ausgestaltete Sensor auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei zusätzlich eine Elektronik zur Auswertung des Sensorsignals auf der Leiterplatte befindlich sein kann. Zweckmäßigerweise ist im Gehäuse eine Halterung zur Befestigung der Leiterplatte angeordnet. Schließlich kann am Gehäuse, und zwar insbesondere an der Halterung, eine Steckaufnahme für einen Stecker zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte angeordnet sein.
Vor allem in einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner ist die Weg- und oder Positionsmeßeinrichtung einerseits am beweglichen Element, nämlich der Trommel, und andererseits an einem feststehenden Element, nämlich dem Gestell, angelenkt. Zur Anlenkung des Stößels am beweglichen Element und des Gehäuses der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung am Gestell ist der Einfachheit halber ein Kugelgelenk sowie eine Befestigungsplatte bevorzugt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung kostengünstig sowie einfach herzustellen ist und daher in kostensensitiven Massenartikeln, wie Haushaltsgeräten o. dgl., einsetzbar ist. Dennoch arbeitet die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung sehr genau sowie auch empfindlich, so daß diese auch in sicherheitskritischen Anwendungen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, verwendbar ist. Besonders vorteilhaft ist, daß das vom Sensor erzeugte Ausgangssignal in einfacher und auch schneller Art und Weise im Hinblick auf die Weg- und/oder Positionsbestimmung auswertbar ist. Weiterhin kann die Auflösung und das erzielte Ausgangssignal in einfacher Weise durch die Gestalt des Magneten, insbesondere durch dessen Steigung in Richtung seiner Achse entsprechend der rampenförmigen Gestalt, beeinflußt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 schematisch eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung in perspektivischer Darstellung in der Art einer Prinzipskizze,
Fig. 2 den Flußdichteverlauf in Abhängigkeit vom Weg als Kennlinie für die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung in näherer Ausgestaltung ebenfalls in perspektivischer Darstellung und
Fig. 4 die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung aus Fig. 3 in Explosionsdarstellung.
In der als Prinzipskizze dienenden Fig. 1 ist eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 gezeigt, die aus einem Magneten 2 und einem die Magnetfeldstärke detektierenden Sensor 3 besteht. Der Magnet 2 und/oder der Sensor 3 wirkt mit einem beweglichen Element 4 zusammen, so daß mittels des beweglichen Elementes 4 somit eine Relativbewegung zwischen dem Sensor 3 und dem Magnet 2 bewirkt werden kann. Vorhegend ist der Magnet 2 an dem beweglichen Element 4 angeordnet, das lediglich schematisch angedeutet ist. Der Magnet 2 besitzt nun eine derartige Form, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse 5 des Magneten 2 einen variierenden und somit nichtkonstanten Verlauf aufweist. Der Magnet 2 ist so angeordnet, daß die Relativbewegung im wesentüchen in dieser Richtung der Achse 5 des Magneten 2 verläuft. Dadurch ist der Weg und/oder die Position des beweghchen Elementes 4 aufgrund der vom Sensor 3 jeweilig detektierten Magnetfeldstärke feststellbar.
Nachfolgend sind verschiedene weitere Ausgestaltungen der Weg- und oder Positionsmeßeinrichtung 1 näher erläutert.
Der Sensor 2 erzeugt eine elektrische Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke, die an den Anschlüssen 6 des Sensors 3 abnehmbar ist. Die Ausgangsspannung ist im wesentüchen proportional zur erfaßten Magnetfeldstärke. Ebenso ist die Ausgangsspannung proportional zu der der jeweiligen Magnetfeldstärke zugehörigen Fluß dichte, wie auch anhand der Kennlinie 7 für die Fluß dichte B des Magneten 2 in Fig. 2 zu sehen ist. Die Kennlinie 7 ist in Fig. 2 im Abhängigkeit vom Weg in Richtung der Achse 5 entlang des Magneten 2, und zwar entlang einer zur Breite des Magneten mittigen und zur horizontalen Bodenfläche des Magneten 2 parallelen Linie in bestimmten Abstand zur Bodenfläche, dargesteUt. Vom Magneten 2 ist hier die Seitenansicht gezeigt.
Bei dem Sensor 2 kann es sich um einen Hallsensor, einen GMR-Sensor o. dgl. handeln. Bevorzugt ist ein analog arbeitender Haüsensor.
Der Magnet 2 besitzt in Richtung der Achse 5 eine rampen- oder keilförmige Gestalt, wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht. Diese Rampe ist dergestalt, daß der Magnet 2 eine lineare Änderung seiner Höhe 8 in Richtung der Achse 5 besitzt. Dadurch ist auch der Fluß dichteverlauf B für das Magnetfeld in Richtung der Achse 5 im wesentüchen linear, was die Kennlinie 7 zeigt. Erst an den Enden des Magneten 2 treten nichtlineare Effekte auf, so daß bevorzugterweise der Arbeitsbereich der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 innerhalb der beiden Enden des Magneten 2 gewählt wird. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist der Sensor 3 so zum Magneten 2 angeordnet, daß der Luftspalt 9 zwischen dem Magneten 2 und dem Sensor 3 entlang der Richtung der Achse 5 im wesentüchen gleich ist.
Die rampen- oder keüförmige Gestalt des Magneten 2 kann durch entsprechende Bearbeitung aus einem herkömmlichen Stabmagneten hergestellt werden. Bevorzugt ist jedoch, daß der Magnet 2 aus kunststoffgebundenen Magnetpartikeln besteht. In diesem Fall kann der Magnet 2 in einfacher Art und Weise durch Spritzgießen hergestellt sein.
Der Magnet 2 ist am beweglichen Element 4 befestigt. Zur Befestigung ist eine Rastnase 10 am Magneten 2 vorgesehen, so daß der Magnet 2 am beweghchen Element 4 verrastet werden kann. Selbstverständlich kann der Magnet 2 auch in sonstiger Weise in das bewegliche Element 4 eingesetzt oder integriert sein. Das beweghche Element 4 besteht in der Regel aus Kunststoff und ist in herkömmlicher Art durch Spritzgießen hergestellt. Falls es sich um einen kunststoffgebundenen Magneten 2 handelt, bietet es sich dann an, den Magneten 2 in das bewegliche Teil 4 in der Art eines Zwei-Komponenten-Teils beim Hersteüen des beweghchen Elementes 4 einzuspritzen.
In Fig. 3 und 4 ist die nähere Ausgestaltung einer Weg- und oder Positionsmeßeinrichtung 1 gezeigt, die insbesondere für eine Waschmaschine, einen Wäschetrockner o. dgl. zur Detektierung von Schwingungen und/oder der Beladung der Trommel bestimmt ist.
Die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 besitzt ein Gehäuse 11. Das bewegliche Element besteht aus einem Stößel 4, der im Gehäuse 11 linear beweglich gelagert ist. Der rampen- oder keilförmige Magnet 2 ist derart am Stößel 4 durch Einclipsen, Umspritzen o. dgl. befestigt, daß die in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnete Richtung der Achse 5 des Magneten 2 in etwa paraüel zur Richtung der Längsachse 12 des Stößels 4 ausgerichtet ist. Der Sensor 3, bei dem es sich um einen Hallsensor handelt, ist in der Art eines integrierten Schaltkreises ausgestaltet und auf einer Leiterplatte 13 angeordnet. Auf der Leiterplatte 13 kann sich zusätzüch eine Elektronik zur Auswertung des vom Sensor 3 erzeugten Sensorsignals befinden, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Im Gehäuse 11 befindet sich eine Halterung 14 zur Befestigung der Leiterplatte 13. Schüeßlich ist am Gehäuse 11, und zwar an der Halterung 14, eine Steckaufhahme 15 für einen Stecker 16 angeordnet. Der Stecker 16 dient zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte 13, womit die elektrische Spannung zum Betrieb der Weg- und oder Positionsmeßeinrichtung 1 zugeführt sowie die von der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 erzeugten Daten weitergeleitet werden.
Die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 ist einerseits an der Trommel der Waschmaschine, des Wäschetrockners o. dgl. und andererseits an dessen GesteU angelenkt. Zur Anlenkung an die Trommel dient ein Kugelgelenk 17. Das Kugelgelenk 17 besteht aus einer am Stößel 4 befestigten Kugel 19 sowie einer Kugelpfanne 20, in der die Kugel 19 gelagert ist. Die Kugelpfanne 20 befindet sich an einer Befestigungsplatte 21, die wiederum an der Trommel als bewegliches Teü befestigt ist, um so die Bewegungen der Trommel auf den Stößel 4 zu übertragen. Zur Anlenkung an das Gehäuse 11 dient ebenfalls ein Kugelgelenk 18, wobei die Kugel 19 am Gehäuse 11 und Kugelpfanne 20 an einer Befestigungsplatte 22 angeordnet sind. Die Befestigungsplatte 22 ist wiederum an dem GesteU als feststehenden Teü der Waschmaschine, des Wäschetrockners o. dgl. angeordnet.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargesteüte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch aüe fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Weg- und oder Positionsmeßeinrichtung 1 außer in sonstigen Haushaltsgeräten auch in Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Kraftfahrzeugschlössern, zur Fahrwerkserkennung o. dgl. Verwendung finden. Bezugszeichen-Liste:
Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung
Magnet
Sensor bewegliches Element / Stößel
Richtung / Achse des Magneten
Anschluß (am Sensor)
Kennlinie (für die Fluß dichte des Magneten)
Höhe (des Magneten)
Luftspalt
Rastnase
Gehäuse
Längsachse (von Stößel)
Leiterplatte
Halterung
Steckauf ahme
Stecker ,18: Kugelgelenk : Kugel (von Kugelgelenk) : Kugelpfanne (von Kugelgelenk) ,22: Befestigungsplatte

Claims

P at e nt a n s p r ü c h e :
1. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung mit einem Magneten (2) und mit einem die Magnetfeldstärke detektierenden Sensor (3), wobei der Magnet (2) und/oder der Sensor (3) mit einem beweglichen Element (4) zusammenwirkt, und wobei mittels des beweglichen Elementes (4) eine Relativbewegung zwischen dem Sensor (3) und dem Magneten (2) bewirkbar ist, derart daß der Weg und oder die Position des beweglichen Elementes (4) aufgrund der vom Sensor (3) detektierten Magnetfeldstärke feststeUbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (2) eine derartige Form besitzt, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse (5) des Magneten (2) einen variierenden Verlauf besitzt, und daß die Relativbewegung im wesentüchen in Richtung dieser Achse (5) des Magneten (2) verläuft.
2. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) eine elektrische Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke erzeugt, wobei vorzugsweise die Ausgangsspannung im wesenthchen proportional zur erfaßten Magnetfeldstärke, insbesondere zu der der jeweiligen Magnetfeldstärke zugehörigen Flußdichte, ist.
3. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor (3) um einen insbesondere analog arbeitenden HaUsensor, GMR-Sensor o. dgl. handelt.
4. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (2) in Richtung der Achse (5) eine rampen- oder keüformige Gestalt, insbesondere mit einer linearen Änderung der Höhe (8) des Magneten (2) in Richtung der Achse (5), besitzt, derart daß der Fluß dichteverlauf für das Magnetfeld in Richtung der Achse (5) im wesentüchen ünear ist, wobei vorzugsweise der Luftspalt (9) zwischen dem Magneten (2) und dem Sensor (3) entlang der Richtung der Achse (5) im wesentüch gleich ist.
5. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (2) aus kunststoffgebundenen Magnetpartikeln besteht, wobei insbesondere der Magnet (2) durch Spritzgießen hergesteüt ist.
6. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (2) am beweghchen Element (4), beispielsweise mit einer Verrastung, befestigt, in das bewegliche Element (4) eingesetzt, in das bewegliche Element (4) integriert o. dgl. ist, insbesondere daß der kunststoffgebundene Magnet (2) in das bewegliche Element (4) in der Art eines Zwei-Komponenten-Teüs eingespritzt ist.
7. Weg- und oder Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das beweghche Element aus einem Stößel (4) besteht, daß vorzugsweise der Stößel (4) in einem Gehäuse (11) ünear beweglich gelagert ist, und daß weiter vorzugsweise der Magnet (2) derart am Stößel (4) befestigt ist, daß die Achse (5) des Magneten (2) in etwa paraüel zur Längsachse (12) des Stößels (4) ausgerichtet ist.
8. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3), der insbesondere in der Art eines integrierten Schaltkreises ausgestaltet ist, auf einer Leiterplatte (13) angeordnet ist, daß vorzugsweise eine Elektronik zur Auswertung des Sensorsignals auf der Leiterplatte (13) befindlich ist, daß weiter vorzugsweise im Gehäuse (11) eine Halterung (14) zur Befestigung der Leiterplatte (13) angeordnet ist, und daß noch weiter vorzugsweise am Gehäuse (11), insbesondere an der Halterung (14), eine Steckaufhahme (15) für einen Stecker (16) zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte (13) angeordnet ist.
9. Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (4) mittels eines Kugelgelenks (17) sowie gegebenenfaUs einer Befestigungsplatte (21) an einem beweglichen Teü angelenkt ist, und daß vorzugsweise das Gehäuse (11) mittels eines Kugelgelenks (18) sowie gegebenenfalls einer Befestigungsplatte (22) an einem feststehenden Teü angeordnet ist.
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