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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
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Die
US 4 909 756 A beschreibt ein elektrisches Gerät mit zwei zu einem geschlossenen Gehäuse verbindbaren Halbschalen, die ein elektrisches Schaltungsteil umschließen. Der Innenbereich der Halbschalen ist durch Innenwände in Kammern unterteil. Das elektrische Schaltungsteil ist von Dichtmaterial umgeben.
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Die
DE 197 34 872 A1 beschreibt eine Verkabelung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen.
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Aus der
EP 0722 624 B1 ist ein elektrisches Gerät bekannt, welches ein erstes und ein zweites Gehäuseteil umfaßt, das gemeinsam mit dem ersten Gehäuseteil ein geschlossenes Gehäuse bildet. In dem Gehäuse ist ein als Leiterplatte ausgebildetes Schaltungsteil angeordnet, wobei an dem ersten Gehäuseteil ausgebildete Stützelemente Durchbrüche in der Leiterplatte durchgreifen. Die Stützelemente sind so ausgebildet, daß die Leiterplatte beim Aufsetzen des zweiten Gehäuseteils in Richtung des ersten Gehäuseteils bewegt und ein zwischen der Leiterplatte und dem ersten Gehäuseteil angeordnetes Dichtmaterial unter Kompression gebracht und in eine Position verdrängt wird, in der es an den Seitenwänden des Gehäuses einen umlaufenden Wulst bildet und dadurch den Auflagebereich der beiden Gehäuseteile abdichtet. In dem auf diese Weise abgedichteten Gehäuseteil verbleibt zwischen der Leiterplatte und dem zweiten Gehäuseteil ein mit Luft gefüllter Hohlraum. Sicherungselemente, die an dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet sind, verhindern, daß die Leiterplatte in ihrer einmal erreichten Endposition durch die Druckkraft des komprimierten Dichtmaterials in den Hohlraum zurückgedrängt wird, wodurch der abdichtende Wulst von den Gehäusewänden abgezogen würde. Nachteilig bei dem bekannten Gerät ist, daß die Leiterplatte mit Durchbrüchen für die Stützelemente versehen werden muß und somit Platz für die Anordnung von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen auf der Leiterplatte verloren geht. Außerdem können elektrische Anschlußleitungen nicht durch die wulstartige Abdichtung zwischen den Gehäuseteilen ins Gehäuseinnere geführt werden und müssen daher in aufwendiger Weise durch einen separaten Durchlaß in einem der beiden Gehäuseteile in den Gehäuseinnenraum geführt werden. Dieser Durchlaß muß zusätzlich abgedichtet werden, was einen erhöhten Aufwand erfordert. Schädliche Gase in dem eingeschlossenen Hohlraum über der Leiterplatte können die Funktionsweise elektronischer Bauelemente auf der Leiterplatte beeinträchtigen.
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Vorteile der Erfindung
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Durch das erfindungsgemäße elektrische Gerät mit den Merkmalen des Anspruch 1 werden die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile vermieden und ein zuverlässiger Schutz vor schädlichen Umgebungseinflüssen für ein in einem Gehäuse angeordnetes Schaltungsteil ermöglicht. Das Gerät gewährleistet eine ausreichende Abdichtung des Schaltungsteiles gegenüber Spritzwasser, Feuchtigkeit oder beim Eintauchen in Wasser. Das Gerät ist sowohl einfach als auch preiswert herzustellen und weist zwei Halbschalen auf, deren Innenbereich jeweils durch Innenwände in wenigstens zwei Kammern unterteilt ist, von denen eine erste Kammer mit Dichtmaterial, vorzugsweise einem Gel, gefüllt ist und räumliche Abmessungen aufweist, die größer bemessen sind als die Abmessungen des Schaltungsteiles. Im zusammengesetzten Zustand der beiden Halbschalen übergreifen die Innenwände der zweiten Halbschale die Innenwände der ersten Halbschale mit Abstand, wodurch erreicht wird, daß das in beiden Halbschalen enthaltene Dichtmaterial in einem rahmenartigen, umlaufenden Bereich um das Schaltungsteil herum in Kontakt gelangt, sich verbindet und das Schaltungsteil so umlaufend abdichtet. Aufgrund von Toleranzen der Gehäuseabmessungen, Toleranzen beim Einfüllen des Dichtmaterials und einem Schrumpfprozeß beim Aushärten des Dichtmaterials bildet das in die ersten Kammern eingefüllte Dichtmaterial vor dem Zusammenfügen der beiden Halbschalen einen Meniskus, so daß die Oberfläche des Dichtmaterials in beiden Kammern konkav gewölbt ist und an den oberen Rändern der Innenwände anliegt, jedoch im Zentrum der Kammer etwas nach innen zurückversetzt ist. Dies läßt sich nicht ohne weiteres vermeiden und führt ohne Gegenmaßnahmen dazu, daß beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen aufgrund der konkaven Wölbung Hohlräume über oder unter der Leiterplatte entstehen. Um zu verhindern, daß eine aus dem Vorhandensein der Hohlräume resultierende zu geringe Verdrängung des Dichtmaterials im Randbereich der Leiterplatte beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen zu einer mangelhaften Abdichtung des Randbereiches führt, ist vorgesehen, daß die Innenwände der ersten Halbschale beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen ein Stück weit, d. h. eine Strecke c in die erste Kammer der zweiten Halbschale eindringen. Hierdurch wird erreicht, daß die ineinander greifenden ersten Kammern der Halbschalen einen Überlappungsbereich bilden, wobei aus dem Überlappungsbereich beim Zusammenfügen der Halbschalen eine ausreichende Menge Dichtmaterial verdrängt wird, um den Randbereich des Schaltungsteiles mit ausreichender Zuverlässigkeit umlaufend mit Dichtmaterial zu umgeben. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, daß das Schaltungsteil zwischen den beiden Halbschalen durch das in den beiden ersten Kammern enthaltene Dichtmaterial bis auf seine elektrischen Anschlüsse von Dichtmaterial umhüllt ist, beziehungsweise im Dichtmaterial verkapselt angeordnet ist.
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Der äußere Rand der Seitenwände weist eine Rippe und eine Nut auf, die teilweise umlaufende sind und beim Zusammenfügen der beiden Halbschalten ineinander eingreifen.
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Die in jeder Halbschale vorgesehenen zweiten Kammern dienen unter anderem als Aufnahmebereiche für überschüssiges, beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen aus den ersten Kammern verdrängtes Dichtmaterial. Durch den Abstand zwischen den Innenwänden der ersten und zweiten Halbschale wird ein Abflußkanal für aus den ersten Kammern verdrängtes Dichtmaterial gebildet, das über den Abflußkanal in die zweiten Kammern ausweichen kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.
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Vorteilhaft ist der Innenbereich jeder Halbschale durch zwei parallel zueinander verlaufende Innenwände, welche zwei einander gegenüberliegende Seitenwände der Halbschalen miteinander verbinden, in eine mittig angeordnete erste Kammer und zwei sich seitlich an die erste Kammer anschließende zweite Kammern unterteilt. Vorteilhaft können die Halbschalen über Rastmittel miteinander verbunden sein. Beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen werden größere Mengen Dichtmaterial komprimiert und aus dem Überlappungsbereich der ersten Kammern verdrängt. Ohne Verbindungsmittel würden die aus der Kompression resultierenden starken Druckkräfte die beiden Halbschalen wieder auseinander drücken. Die Rastmittel müssen daher größeren Kräften standhalten können. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Rastmittel an einer Halbschale angeordnete Rasthaken mit widerhakenförmigen Rastnasen umfassen, welche jeweils in einen an der anderen Halbschale angeordneten Führungsschlitz eingreifen und mit ihren Rastnasen jeweils einen in dem Führungsschlitz angeordneten Vorsprung widerhakenartig hintergreifen. Die Führungsschlitze schützen die Rasthaken, so daß ein versehentliches Entriegeln der Rastnasen nicht möglich ist. Insbesondere können die Breite jeweils eines Führungsschlitzes und die geometrischen Abmessungen der zugeordneten Rastnase so aufeinander abgestimmt werden, daß sich eine hinter dem Vorsprung widerhakenartig eingreifende Rastnase nicht wieder zerstörungsfrei aus ihrer Rastposition lösen läßt.
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Vorteilhaft weisen die Seitenwände der Halbschalen Ausnehmungen auf, welche im zusammengesetzten Zustand des Gehäuseteils zwischen den beiden Halbschalen angeordnete Öffnungen zur Durchführung von elektrischen Anschlußleitungen bilden. Beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen werden die durch die Öffnungen nach außen geführten Anschlußleitungen in das Dichtmaterial eingebettet.
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Weiterhin ist vorteilhaft, an wenigstens einer Halbschale eine Zugentlastung für die elektrischen Anschlußleitungen vorzusehen.
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Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
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1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
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3 die zweite Halbschale in perspektivischer Darstellung,
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4 die erste Halbschale in perspektivischer Darstellung,
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5 eine Draufsicht auf die erste Halbschale ohne die zweite Halbschale mit einem auf das Dichtmaterial aufgelegten Schaltungsteil und einer daran angeschlossenen Folienleiterbahn.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein elektrisches Gerät für ein System zur Insassenklassifizierung in einem Kraftfahrzeug. Das Gerät umfaßt ein Gehäuse 1, in dem ein elektronisches Schaltungsteil 4, beispielsweise eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen 7, 8 angeordnet ist. Die Leiterplatte ist über eine Folienleiterbahn 6 mit einer nicht dargestellten Sitzmatte für einen Fahrzeugsitz verbunden, welche mehrere lokale druckempfindlichen Sensoren aufweist. Weiterhin ist ein Kabel 5 vorgesehen, daß die auf der Leiterplatte angeordnete elektronische Schaltung mit einem Airbag verbindet. Das Gerät ermöglicht es, die Personenbelegung eines Fahrzeugsitzes und die Art dieser Person (Kind oder Erwachsener) zu ermitteln und in Abhängigkeit von den so ermittelten Daten einen Airbag anzusteuern. Die Erfindung ist aber prinzipiell nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch bei anderen elektrischen Geräten zum Einsatz kommen, welche ein im Inneren eines Gehäuses angeordnetes Schaltungsteil verwenden, das gegen Umgebungseinflüsse, wie Feuchtigkeit oder schädliche Gase geschützt werden soll.
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Wie in 1 dargestellt ist, umfaßt das Gehäuse 1 eine erste Halbschale 2 und eine zweite Halbschale 3. Beide sind aus Kunststoff gefertigt und bergen im zusammengesetzten Zustand einen Gehäuseinnenraum, in dem die Leiterplatte 4 angeordnet ist. Die Halbschalen können aber auch aus einem anderen geeigneten Material, beispielsweise Metall gefertigt sein. Eine perspektivische Darstellung des Innenbereichs der ersten Halbschale zeigt 4, eine Darstellung der Innenbereichs der zweiten Halbschale zeigt 3. Wie in 4 zu erkennen ist, umfaßt die erste Halbschale 2 vier Seitenwände 21, 22, 23, 24 und eine Bodenwand, an deren Innenseite ein Gitter aus Stegen 41 ausgebildet ist. Die gegenüberliegenden Seitenwände 22 und 24 sind durch zwei parallel zueinander verlaufende Innenwände 25, 26 miteinander verbunden, welche den Innenbereich der ersten Halbschale 2 in eine erste Kammer 20 und zwei sich seitlich daran anschließende zweite Kammern 27a und 27b unterteilen. Die im wesentlichen rechteckförmige erste Kammer 20 wird durch die Seitenwände 22 und 24 und die Innenwände 25 und 26 begrenzt. Weiterhin weist die Seitenwand 23 eine U-förmige Ausnehmung 29 auf und die Seitenwand 21 eine C-förmige Ausnehmung 28. An jeder der beiden Seitenwände 23 sind zwei Rasthaken 44 ausgebildet, welche parallel zu den Seitenwänden 21, 23 vom oberen Rand der Seitenwände abstehen. In der benachbart zu der Ausnehmung 29 angeordneten zweiten Kammer 27b stehen zwei Zapfen 42 und 43 vom Boden der ersten Halbschale 2 in den Innenbereich ab, welche als Zugentlastung für eine Folienleiterbahn 6 dienen. Weiterhin weist der äußere Rand der Seitenwände 31, 32, 33, 34 einen teilweise umlaufende Rippe 60 auf.
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Die zweite Halbschale 3 ist in 3 dargestellt und ähnlich aufgebaut, wie die erste Halbschale 2. Sie weist vier Seitenwände 31, 32, 33, 34 und eine Bodenwand auf, an deren Innenseite Stege 51 gitterförmig angeordnet sind. Die Seitenwänden 32 und 34 sind über zwei parallel zueinander verlaufende Innenwände 35 und 36 miteinander verbunden. Die Seitenwände 32 und 34 und die Innenwände 35 und 36 begrenzen eine mittig angeordnete erste Kammer 30, welche durch die Innenwände 35 und 36 von zwei sich seitlich daran anschließenden zweiten Kammern 37a und 37b getrennt ist. Die Seitenwand 33 weist eine U-förmige Ausnehmung 39 auf und die Seitenwand 31 eine C-förmige Ausnehmung 38. Außerdem sind in die Seitenwände 31 und 33 vier durchgehende Führungschlitze 54 mit rechteckigem Querschnitt für die Rasthaken 44 der ersten Halbschale 2 eingelassen. Die Führungsschlitze 54 erstrecken sich parallel zu den Seitenwänden 31, 33 und weisen an ihren Enden jeweils eine Öffnung 57, 58 auf (2). Der äußere Rand der Seitenwände 21, 22, 23, 24 ist mit einer teilweise umlaufende Nut 61 versehen, in welche die Rippe 60 der zweiten Halbschale 3 beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen eingreift.
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Länge und Breite der ersten Kammer 20 der ersten Halbschale 2 und Länge und Breite der ersten Kammer 30 der zweiten Halbschale 3 sind jeweils größer bemessen als die Länge und Breite der Leiterplatte 4. Der Abstand der Innenwände 35 und 36 der zweiten Halbschale 3 ist größer bemessen als der Abstand der Innenwände 25 und 26 der ersten Halbschale 2.
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Bei der Herstellung des Gerätes wird so verfahren, daß zunächst beide erste Kammern
20 und
30 etwa bis zum oberen Rand der begrenzenden Innenwände und Seitenwände mit einem in
3 und
4 nicht dargestellten fließfähigen Dichtmaterial gefüllt werden. Das stark zähflüssige Dichtmaterial besteht beispielsweise aus einem ausgehärteten Gel. Das Gel kann eine Zusammensetzung aufweisen, wie sie in der
EP 0 722 624 B1 dargestellt ist. Das in die Kammern
20,
30 eingefüllte Gel bildet eine konkav gewölbte Oberfläche, die im Zentralbereich der ersten Kammern nach innen zum Kammerboden zurückversetzt ist. Anschließend wird, wie dies in
5 dargestellt ist, eine Leiterplatte
4, welche mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen
7,
8 versehen ist, auf die Gelfüllung
12 der ersten Kammer
29 der ersten Halbschale aufgelegt. Die Leiterplatte
4 ist mit einer Folienleiterbahn
6 der Sitzmatte verbunden. Die Folienleiterbahn
6 weist zwei Lagen voneinander isolierter Kontaktstreifen
6a und
6b auf, die im Endbereich aufgetrennt sind und mit entsprechenden Kontaktflächen auf der Oberseite und der Unterseite der Leiterplatte
4 verbunden sind, wie dies am besten in
2 zu erkennen ist. Wie weiterhin in
5 dargestellt ist, sind Kabeladern
15 eines Anschlußkabels
5 zur Ansteuerung eines Airbags mit einem Verbinder
8 auf der Leiterpatte
4 elektrisch verbunden. Die Kabeladern
15 können in der zweiten Kammer
27a der ersten Halbschale angeordnet werden. Die Folienleiterbahn
6 weist kreisförmige Ausnehmungen auf, durch welche die Zapfen
42 und
43 hindurchgreifen, wodurch eine Zugentlastung für die Folienleiterbahn
6 gebildet wird. Wie in
5 gut zu erkennen ist, ist der Rand der Leiterplatte
4 durch einen Abstand b von einigen Millimetern von den Seitenwänden
24 und
22 getrennt und durch einen Abstand a von ebenfalls einigen Millimetern von den Innenwänden
25 und
26.
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Anschließend wird die zweite Halbschale 3 auf die erste Halbschale 2 aufgesetzt. Dabei greifen die vier Rasthaken 44 der ersten Halbschale 2 durch die Öffnungen 57 in die Führungsschlitze 54 der zweiten Halbschale 3 ein, wie dies am besten in 2 zu erkennen ist. Da der Abstand der Innenwände 35 und 36 der zweiten Halbschale 3 größer bemessen ist als der Abstand der Innenwände 25 und 26 der ersten Halbschale 2, übergreifen dabei die Innenwände 35 und 36 der zweiten Halbschale 3 die Innenwände 25 und 26 der ersten Halbschale 2 mit einem Abstand d. Bei einer weiteren Annäherung der beiden Halbschalen 2,3 geraten die Gelschichten 12 und 13 in den beiden ersten Kammern 20 und 30 im Randbereich der Leiterplatte 4 in Kontakt. Durch weiteres Andrücken wird erreicht, daß die Innenwände 25, 26 der ersten Halbschale in die erste Kammer 30 der zweiten Halbschale 3 ein Stück c weit eindringen. Vorzugsweise dringen die Innenwände 25, 26 der ersten Halbschale einige Millimeter in die erste Kammer 30 der zweiten Halbschale 3 ein. Dabei wird die Leiterplatte 4 in die Gelschicht 13 der zweiten Halbschale 3 gedrückt. Die Gelschichten 12 und 13 werden komprimiert und Gel aus dem Überlappungsbereich verdrängt. Das verdrängte Gel wird teilweise zwischen den beabstandeten Innenwänden 25 und 35 und den beabstandeten Innenwänden 26 und 36 in die zweiten Kammern 27a und 27b der ersten Halbschale 2 gedrückt. Durch das teilweise Eindringen der mit Gel 12 gefüllten ersten Kammer 20 der ersten Halbschale 2 in die mit Gel 13 gefüllte erste Kammer 30 der zweiten Halbschale 3 kann genug Gel verdrängt werden, um mit ausreichender Zuverlässigkeit sicherzustellen, daß die Leiterplatte mit ihren elektrischen Anschlußleitungen vollständig mit Gel umhüllt wird bzw. in Gel verkapselt wird. Die Menge des verdrängten Gels kann dabei über die Parameter a, b und c eingestellt werden.
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Beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen 2, 3 bilden die C-förmigen Ausnehmungen 28, 38 eine kreisförmige Öffnung zur Durchführung des Anschlußkabels 5. Die Adern 15 des Anschlußkabels 5 sind durch den Spalt zwischen den Innenwänden 25 und 35 mit dem Verbinder 8 kontaktiert und vollständig von Gel umgeben. Die U-förmigen Ausnehmungen 29, 39 der beiden Halbschalen 2, 3 bilden im zusammengefügten Zustand der beiden Halbschalen 2, 3 eine schlitzförmige Öffnung, durch welche die Folienleiterbahn 6 in die zweiten Kammern 27b, 37b geführt ist. Von dort gelangt die Folienleiterbahn 6 durch den Spalt zwischen den Innenwänden 26 und 36 zur Leiterplatte 4 und wird von dem dort vorhandenen Gel allseitig umhüllt.
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Die in die Öffnungen 57 eingeführten Rasthaken 44 gleiten beim Zusammenfügen der Halbschalen 2, 3 in den Führungsschlitzen 54 entlang, federn hinter Vorsprüngen 55 in den Führungschlitzen zurück und rasten schließlich mit ihren Rastnasen 45 widerhakenartig hinter den Vorsprüngen 55 ein, wie dies in 2 dargestellt ist. Die Breite e der Führungsschlitze 54 ist dabei jeweils so bemessen, daß die zugeordnete Rastnase 45 gerade noch zwischen dem in den Führungschlitz hineinragenden Vorsprung 55 und der dem Vorsprung gegenüberliegenden Innenwand des Führungsschlitzes hindurchgeführt werden kann. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß die mit dem Vorsprung 55 versehene Wand 59 des Führungsschlitzes 54 dabei elastisch gebogen wird und zurückfedert, sobald die Rastnase 45 den Vorsprung 55 passiert. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, daß die Rasthaken 44 nicht zerstörungsfrei aus ihrer Raststellung gelöst werden können. Die dargestellten Rastverbindungen ermöglichen eine sehr zuverlässige und stabile Rastverbindung der beiden Halbschalen 2, 3.
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Die Erfindung ist nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es versteht sich, daß Abwandlungen des Aufbaus des Gehäuses möglich sind. Beispielsweise müssen die Innenwände nicht notwendiger Weise parallel zueinander verlaufen. So ist beispielsweise denkbar, die erste Kammer in jeder Halbschale durch beispielsweise kreisförmige Innenwände von einer die erste Kammer umgebenden ringförmigen zweiten Kammer abzugrenzen oder ähnliche Abwandlungen, wobei darauf zu achten ist, daß die Innenwände der zweiten Halbschale die Innenwände der ersten Halbschale mit Abstand übergreifen und die Innenwände der ersten Halbschale ein Stück weit in die erste Kammer der zweiten Halbschale eindringen. Weiterhin sind natürlich auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen an Stelle der Folienleiterbahn ein weiteres Anschlußkabel verwandt wird oder aber Steuergerät mit nur einem Anschlußkabel. An Stelle des Gels kann auch ein anderes geeignetes fließfähiges Dichtmaterial verwandt werden, daß beim Zusammendrücken der beiden Halbschalen teilweise verdrängt wird.
