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Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere Positionssensor, der zur klemmenden Fixierung in einer Verankerungsnut ausgebildet ist, mit einem eine Sensoreinrichtung umhüllenden länglichen Sensorgehäuse, das über eine obere Außenfläche und eine untere Außenfläche sowie über zwei einander entgegengesetzt orientierte seitliche Außenflächen verfügt, wobei die untere Außenfläche eine Abstützfläche zur Abstützung des Sensorgehäuses am Nutgrund der Verankerungsnut bildet und wobei das Sensorgehäuse eine nach außen hin offene Aussparung aufweist, in der eine bezüglich des Sensorgehäuses bewegliche Klemmeinheit angeordnet ist, die zum klemmenden Fixieren des Sensors in der Verankerungsnut an einen einstückigen Abstützabschnitt des Sensorgehäuses andrückbar ist, wobei das Sensorgehäuse als Hybridkomponente bestehend aus einem den Abstützabschnitt bildenden einstückigen Abstützelement und einem weiteren Gehäuseabschnitt ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Arbeitsvorrichtung, die ein mit mindestens einem solchen Sensor ausgestattetes, insbesondere als fluidbetätigter Linearantrieb ausgebildetes Arbeitsgerät enthält. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des Sensors.
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Aus der
EP 2002221 B1 sind ein Sensor und eine Arbeitsvorrichtung bekannt, wobei der Sensor hier ein aus einem Kunststoffmaterial bestehendes einstückiges Sensorgehäuse enthält, in dem eine seitlich und oben offene Aussparung ausgebildet ist, in der eine bewegliche Klemmeinheit angeordnet ist. Der Sensor ist dafür ausgelegt, in einer einen hinterschnittenen Querschnitt aufweisenden Verankerungsnut eines Arbeitsgerätes festgeklemmt zu werden, wobei mittels der Klemmeinheit eine Klemmkraft auf das Sensorgehäuse ausgeübt werden kann. Bei entsprechender Betätigung der Klemmeinheit stützt sich selbige an der Begrenzungsfläche der Verankerungsnut ab und drückt nach unten gegen einen einstückigen Abstützabschnitt des Sensorgehäuses, der infolgedessen mittels einer unten angeordneten Abstützfläche mit dem Nutgrund der Verankerungsnut verspannt wird.
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Beim Festklemmen des Sensors wird das Sensorgehäuse durch die Klemmeinheit stark beansprucht. Andererseits sind entsprechend harte und widerstandsfähige Kunststoffmaterialien für gewisse Anwendungen, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, nicht geeignet oder nicht zugelassen, oder sind schlichtweg zu teuer. Insofern hat man dort bei Verwendung tauglicher und kostengünstiger Kunststoffmaterialien mit dem Problem einer mit der Zeit nachlassenden Klemmkraft aufgrund Überbeanspruchung zu rechnen.
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Aus der
DE 100 38 001 B4 sind ein Sensor und eine Arbeitsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, wobei der Sensor über ein Sensorgehäuse verfügt, das sich aus einem Sensorhalter und einem eigentlichen Sensorgehäuse zusammensetzt, wobei letzeres in den Sensorhalter eingesteckt und diesbezüglich mittels eines Fixierelementes formschlüssig fixiert ist. Der Sensorschalter besitzt ein Haltergehäuse, in das eine als Klemmeinheit fungierende Schraube eingeschraubt ist. Zur Fixierung in einer Verankerungsnut wird die Schraube betätigt, so dass sie unten aus dem Haltergehäuse austritt und den Nutgrund der Verankerungsnut beaufschlagt. Aufgrund dieser Maßnahme hebt das Haltergehäuse vom Nutgrund ab, so dass an seiner seitlichen Außenfläche angeordnete Vorsprünge mit Hinterschneidungen der Nutflanken der Verankerungsnut verspannt werden. Bei einem Defekt des Sensors kann das eigentliche Sensorgehäuse ausgetauscht werden, ohne den Sensorhalter in der Verankerungsnut zu lösen. Dadurch entfällt eine zeitaufwändige Neujustierung.
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In der
EP 1069410 A1 ist ein Sensor beschrieben, der zur Fixierung in einer Verankerungsnut mit einer separaten Verankerungseinheit lösbar koppelbar ist. Der Sensor kann hier im Falle einer Funktionsstörung leicht ausgetauscht werden, wobei die Verankerungseinheit an Ort und Stelle verbleibt, so dass der neue Sensor sehr einfach wieder an der ursprünglichen Position montiert werden kann.
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Aus der
DE 44 44 717 A1 ist ein induktiver Drehzahlgeber bekannt, dessen Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen besteht, von denen das eine Gehäuseteil von einem in einem Spritzvorgang aus Kunststoff erzeugten Gehäuseteil teilweise umhüllt ist, wobei in der Kontaktzone beider Gehäuseteile eine dichte Verbindung erzielt ist. Das umspritzte Gehäuseteil besteht aus Metall und weist im umspritzten Bereich ein gewelltes oder zahnförmiges Profil auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine dauerhaft sichere Klemmbefestigung eines Sensors in einer Verankerungsnut ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Sensor der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Abstützfläche an dem von dem einstückigen Abstützelement gebildeten Abstützabschnitt des Sensorgehäuses ausgebildet ist und in der in der Verankerungsnut fixierten Gebrauchsstellung des Sensors am Nutgrund der Verankerungsnut abgestützt und diesbezüglich vorgespannt ist, wobei der weitere Gehäuseabschnitt als durch Spritzgießen von Kunststoffmaterial stoffschlüssig an das Abstützelement angeformter, aus einem anderen Material als das Abstützelement bestehender Spritzgusskörper ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird darüber hinaus bei einer Arbeitsvorrichtung der eingangs genannten Art durch den Einsatz eines im vorgenannten Sinne aufgebauten Sensors gelöst.
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Die Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren zur Herstellung eines Sensors der vorgenannten Art dadurch gelöst, dass ein vorgefertigtes Abstützelement bereitgestellt wird, an dem unter Bildung einer Baugruppe die Sensoreinrichtung fixiert wird, worauf unter zumindest partiellem Umspritzen der Sensoreinrichtung und des Abstützelementes mittels eines Kunststoffmaterials der Spritzgusskörper erzeugt und stoffschlüssig an das Abstützelement angeformt wird.
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Der Hybridaufbau des Sensorgehäuses sieht ein den Abstützabschnitt beinhaltendes einstückiges Abstützelement vor, das mit der Klemmeinheit kooperiert und aus einem entsprechend widerstandsfähigen Werkstoff hergestellt sein kann. Der übrige Bestandteil des Sensorgehäuses, der im Rahmen der Klemmbefestigung des Sensors keiner besonders hohen Belastung oder gar keiner Belastung unterliegt, besteht aus einem vom Material des Abstützelementes abweichenden Material, wobei es sich um ein Kunststoffmaterial handelt, das zur Herstellung beziehungsweise Vervollständigung des Sensorgehäuses im Rahmen eines Spritzgießverfahrens direkt an das zuvor bereitgestellte Abstützelement stoffschlüssig angeformt wird. Es besteht somit die Möglichkeit, durch den Spritzgusskörper eine fluiddichte Hülle für eine interne Sensoreinrichtung zu schaffen, die aggressiven Umgebungseinflüssen trotzt, so dass der Sensor insbesondere im Lebensmittelbereich verwendbar ist, wo er aufgrund häufiger Reinigungsvorgänge aggressiven Reinigungsmedien ausgesetzt wird. Für das Abstützelement ist ein sehr belastbarer Werkstoff verwendbar, der sich für eine Spritzgießfertigung wenig oder gar nicht eignen muss und bei dem es sich beispielsweise um ein hochfestes Kunststoffmaterial handelt oder vorzugsweise um Metall wie beispielsweise Edelstahl oder um ein Keramikmaterial.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, das Abstützelement, wie schon angedeutet, aus Edelstahl oder aus einem sonstigen hochbeständigen Metall herzustellen oder aus einem Keramikmaterial zu realisieren. Materialien dieser Art können den durch die Klemmeinheit auferlegten Klemmkräften mühelos widerstehen und gewährleisten auch nach langer Betriebsdauer eine sichere Klemmfixierung des Sensors in einer Verankerungsnut.
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Da sich die Abstützfläche, mit welcher sich der festgeklemmte Sensor am Nutgrund der zugeordneten Verankerungsnut abstützt, an dem einstückigen Abstützelement befindet, erfolgt der Kraftfluss bei geklemmtem Sensor ausschließlich durch das Abstützelement und die Klemmeinheit hindurch, während der separat an das Abstützelement angespritzte Spritzgusskörper belastungsmäßig entkoppelt ist und folglich in seiner Hüllfunktion beziehungsweise Abdichtfunktion keinen Beeinträchtigungen unterliegt.
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Das Abstützelement ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass es einen die Aussparung unten begrenzenden Boden bildet, wobei die Klemmeinheit insbesondere so ausgebildet ist, dass sie zum Festklemmen des Sensors von oben her an diesen Boden andrückbar ist und dadurch die mit diesem Boden einstückige Abstützfläche direkt mit dem Nutgrund der Verankerungsnut verspannt.
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Das Abstützelement ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es sowohl eine der Vorderseite des Sensorgehäuses zugewandte vordere Begrenzungswand als auch eine der Rückseite des Sensorgehäuses zugeordnete hintere Begrenzungswand der Aussparung bildet, wobei jede dieser beiden Begrenzungswände bei entsprechender Ausgestaltung der Klemmeinheit einen Drehbegrenzungsanschlag für eine Komponente der Klemmeinheit bilden kann. Ein derart ausgebildetes Abstützelement hat zweckmäßigerweise einen im Wesentlichen U-förmigen Aufbau. Abweichend hiervon könnte auch nur die vordere oder nur die hintere Begrenzungswand der Aussparung von dem Abstützelement gebildet sein. In diesem Fall hätte das Abstützelement insbesondere eine L-förmige Gestalt.
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Die Aussparung ist in dem Sensorgehäuse insbesondere so realisiert, dass sie sowohl zur oberen als auch zu den beiden seitlichen Außenflächen des Sensorgehäuses offen ist. Vorzugsweise ist die Aussparung nach Art eines Schlitzes ausgebildet, der von oben her in das Sensorgehäuse eingebracht ist, so dass die seitlichen und die oberen offenen Bereiche der Aussparung als kontinuierliche Öffnung ineinander übergehen. Möglich ist aber auch eine Gestaltung, bei der die seitlichen Öffnungen und eine obere Öffnung der Aussparung durch Materialstege des Sensorgehäuses voneinander getrennt sind.
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Ein besonders zweckmäßiger Aufbau des Sensors sieht vor, dass die Klemmeinheit über ein in der Aussparung angeordnetes und um eine Drehachse relativ zu dem Sensorgehäuse verdrehbares Klemmteil verfügt und außerdem ein mit dem Klemmteil in Gewindeeingriff stehendes, relativ zum Sensorgehäuse und zum Klemmteil um die genannte Drehachse verdrehbares Betätigungsteil aufweist. Das Betätigungsteil ist an dem Abstützelement ohne Gewindeeingriff drehbar gelagert und nach unten hin abgestützt, so dass es keinesfalls über die Abstützfläche hinaus vorstehen und mit dem Nutgrund der Verankerungsnut in Kontakt treten kann. Insbesondere ist das Betätigungsteil an einem unten angeordneten Boden der Aussparung abgestützt, so dass es durch Einwirken auf diesen Boden die notwendige Andrückkraft auf die unten befindliche Abstützfläche übertragen kann. Das Klemmteil enthält zweckmäßigerweise zwei sich diametral gegenüberliegende Klemmflügel, die durch Drehbetätigung des Betätigungsteils so mit der Verankerungsnut verspannbar sind, dass sich eine das Betätigungsteil an den Abstützabschnitt andrückende Gegenkraft ergibt, durch die das Abstützelement über seine Abstützfläche mit dem Nutgrund der Verankerungsnut verspannbar ist.
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Das Abstützelement ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es eine U-förmige Struktur hat, wobei die Aussparung zwischen den beiden U-Schenkeln liegt. Die beiden U-Schenkel sind zweckmäßigerweise so angeordnet, dass sie in der Längsrichtung des Sensorgehäuses mit Abstand zueinander angeordnet sind. Dementsprechend ist der eine U-Schenkel einer Vorderseite und der andere U-Schenkel einer Rückseite des Sensorgehäuses zugeordnet beziehungsweise zugewandt.
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Der Spritzgusskörper wird bei seiner Formgebung zweckmäßigerweise derart unter Abdichtung an das Abstützelement angeformt, dass ein die Sensoreinrichtung aufnehmender interner Aufnahmeraum des Sensorgehäuses im Fügebereich zwischen dem Abstützelement und dem daran angeformten Spritzgusskörper zur Umgebung hin fluiddicht abgedichtet ist. Mithin ist die Sensoreinrichtung selbst unter ungünstigen Umgebungsbedingungen zu keiner Zeit irgendwelchen aggressiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Selbst wenn der Sensor im Lebensmittelbereich eingesetzt wird und mit Reinigungsflüssigkeit besprüht wird, kann keine Reinigungsflüssigkeit in den Aufnahmeraum zu der Sensoreinrichtung vordringen und dort Funktionsbeeinträchtigungen hervorrufen.
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Das Sensorgehäuse hat zweckmäßigerweise einen vorderen und einen hinteren Endabschnitt, wobei beide Endabschnitte von dem aus Kunststoffmaterial hergestellten Spritzgusskörper gebildet sind. Das Abstützelement sitzt bezogen auf die Längsrichtung des Sensorgehäuses zwischen den beiden von dem Spritzgusskörper gebildeten Endabschnitten des Sensorgehäuses.
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Eine besonders zweckmäßige Gestaltung sieht vor, dass der Spritzgusskörper mindestens einen insbesondere stegartig ausgebildeten Verbindungsabschnitt aufweist, der sich in der Längsrichtung des Sensorgehäuses außen an dem Abstützelement vorbei erstreckt und für eine einstückige Verbindung der beiden von dem Spritzgusskörper gebildeten Endabschnitte des Sensorgehäuses sorgt.
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Das Abstützelement kann an seiner Unterseite über eine Längsnut verfügen, in der sich die Sensoreinrichtung erstreckt, wobei die Sensoreinrichtung insbesondere eine bevorzugt als Leiterplatte ausgebildete Platine enthält, die mit zumindest einem Teil ihrer Länge in die Längsnut eingesetzt ist. Durch die Längsnut wird die unten liegende Abstützfläche des Abstützelementes in zwei zueinander beabstandete und insbesondere streifenförmige Flächenabschnitte unterteilt. Der Spritzgusskörper füllt zweckmäßigerweise die nicht von der Sensoreinrichtung eingenommenen Bereiche der Längsnut vollständig aus, so dass sich eine fluiddichte Umhüllung der Sensoreinrichtung auch im Bereich der Längsnut ergibt.
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An seiner Außenfläche verfügt das Abstützelement zweckmäßigerweise über eine eine wirksame Abdichtung zwischen dem Abstützelement und dem Spritzgusskörper begünstigende Nutstruktur, die aufgrund ihrer Funktion als Abdichtungs-Nutstruktur bezeichnet sei. In diese Abdichtungs-Nutstruktur greift der Spritzgusskörper unter Abdichtung bevorzugt formschlüssig ein. Das Material des Spritzgusskörpers kann mit den Nutflanken der Abdichtungs-Nutstruktur dichtend zusammenwirken, wobei sich der Vorteil einstellt, dass unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der für das Abstützelement und für den Spritzgusskörper verwendeten Materialien kompensiert werden können. Je nachdem, ob sich der Spritzgusskörper entsprechend des Temperatureinflusses mehr oder weniger ausdehnt, kann er den Dichtkontakt mit der einen oder mit der andern Nutflanke der Abdichtungs-Nutstruktur verstärken.
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Die Abdichtungs-Nutstruktur besteht zweckmäßigerweise aus einer Abdichtnut mit in sich geschlossenem Längsverlauf. Auf diese Weise können Dichtheitsprobleme hervorrufende Lücken vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist eine dahingehende Gestaltung der Abdichtnut, dass sie über zwei in der Längsrichtung des Sensorgehäuses zueinander beabstandete und sich jeweils mit nach unten weisender U-Öffnung in einer zur Längsrichtung des Sensorgehäuses rechtwinkeligen Ebene erstreckende U-förmige Nutabschnitte verfügt und außerdem zwei sich in der Längsrichtung des Sensorgehäuses erstreckende Verbindungs-Nutabschnitte aufweist. Jeder Verbindungs-Nutabschnitt erstreckt sich zwischen den freien Enden zweier Schenkel der beiden U-förmigen Nutabschnitte, wobei der eine Schenkel zum einen U-förmigen Nutabschnitt und der andere Schenkel zum anderen U-förmigen Nutabschnitt gehört.
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Die Abdichtungs-Nutstruktur und insbesondere die in sich geschlossene Abdichtnut sind insbesondere so ausgebildet, dass sie alle nach außen offenen Bereiche der Aussparung umrahmt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 in perspektivischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors,
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2 den Sensor aus 1, wobei der Spritzgusskörper lediglich in seinen Umrissen illustriert ist,
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3 einen Ausschnitt einer Arbeitsvorrichtung, die sich aus einem Arbeitsgerät in Gestalt eines fluidbetätigten Linearantriebes und dem in 1 und 2 illustrierten Sensor zusammensetzt, wobei ein Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III aus 4 und 5 gezeigt ist,
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4 die Arbeitsvorrichtung aus 3 in einem bezüglich 3 um 90° verdrehten Längsschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV aus 5,
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5 die Arbeitsvorrichtung aus 3 und 4 im Querschnitt gemäß Schnittlinie V-V, und
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6 eine Einzeldarstellung des bei dem Sensor der 1 bis 5 vorhandenen einstückigen Abstützelementes, wobei die in diesem Abstützelement ausgebildete Abdichtnut zusätzlich einzeln strichpunktiert angedeutet ist, um ihre bevorzugte Gestaltung beziehungsweise ihren Längsverlauf zu verdeutlichen.
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Aus der Zeichnung ist eine allgemein mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Arbeitsvorrichtung ersichtlich, die ein Arbeitsgerät 3 und einen erfindungsgemäßen Sensor 2 bevorzugten Aufbaus enthält. Das Arbeitsgerät 3 hat zwei relativ zueinander bewegbare erste und zweite Gerätekomponenten 4, 5, wobei der Sensor 2 ausgebildet ist, um an der ersten Gerätekomponente 4 lösbar durch Klemmung befestigt zu werden. Die 3 bis 5 zeigen den Sensor 2 bei Einnahme der an der ersten Gerätekomponente 4 montierten Gebrauchsstellung.
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Der in Gebrauchsstellung montierte Sensor 2 wird bei einer gewissen, zwischen den beiden Gerätekomponenten 4, 5 vorhandenen Relativposition berührungslos aktiviert. Exemplarisch wird die Aktivierung durch ein Betätigungselement 6 hervorgerufen, das mit der zweiten Gerätekomponente 5 bewegungsgekoppelt ist. Die Relativbewegung zwischen den beiden Gerätekomponenten 4, 5 ist exemplarisch eine Linearbewegung, kann aber prinzipiell auch eine rotative Bewegung sein. Das Arbeitsgerät 3 des Ausführungsbeispiels ist ein durch Fluidkraft betätigbarer Linearantrieb. Die erste Gerätekomponente 4 besteht hier aus dem Gehäuse des Linearantriebes, die zweite Gerätekomponente 5 aus der in einem Innenraum 8 der ersten Gerätekomponente 4 angeordneten Abtriebseinheit, die beispielsweise einen durch Fluidkraft verschiebbaren Abtriebskolben enthält. Exemplarisch handelt es sich bei dem Arbeitsgerät 3 um einen fluidbetätigten Linearantrieb.
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Das Betätigungsmittel 6 ist so ausgebildet, dass es in der Lage ist, Sensormittel 16 einer insgesamt mit Bezugsziffer 35 bezeichneten Sensoreinrichtung des Sensors 2 berührungslos zu betätigen. Dementsprechend ist der die Gebrauchsstellung einnehmende Sensor 2 so angeordnet, dass die Sensormittel 16 mit geringem Abstand längsseits neben der durch einen Doppelpfeil angedeuteten möglichen Bewegungsbahn 7 des Betätigungselementes 6 platziert sind. Bei dem Betätigungselement 6 handelt es sich insbesondere um eine Permanentmagneteinrichtung. Die Sensormittel 16 sprechen auf das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung an und sind beispielsweise von einem Hall-Sensor gebildet. Andere Ausführungsformen sind jedoch ebenfalls möglich.
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Der in 1 und 2 separat im nichtmontierten Zustand abgebildete Sensor 2 hat eine Ausgestaltung, die seine Montage in einer Verankerungsnut 17 der ersten Gerätekomponente 4 ermöglicht, wobei diese Verankerungsnut 17 über einen hinterschnittenen Querschnitt verfügt. Exemplarisch ist die Verankerungsnut 17 als sogenannte T-Nut ausgebildet. Der Sensor 2 lässt sich in der Verankerungsnut 17 lösbar klemmend fixieren. Die erste Gerätekomponente 4 kann über eine oder über mehrere Verankerungsnuten 17 verfügen, die jeweils mit mindestens einem Sensor 2 bestückt werden können.
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Die Verankerungsnut 17 ist in eine Außenfläche 18 der ersten Gerätekomponente 4 eingelassen. Sie hat einen zu der Außenfläche 18 hin ausmündenden Nuthals 22, der von zwei Längsrippen 23 begrenzt ist und an den sich in der durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Tiefenrichtung 24 der Verankerungsnut 17 über jeweils eine Abstufung ein bezüglich des Nuthalses 22 breiterer Verankerungsabschnitt 25 anschließt. Die Verankerungsnut 17 hat eine dem Nuthals 22 in der Tiefenrichtung 24 gegenüberliegende, im Folgenden als Nutgrund 27 bezeichnete Grundfläche, die beim Ausführungsbeispiel eine ebene Fläche ist.
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Der Sensor 2 enthält ein eine längliche Gestalt aufweisendes Sensorgehäuse 12. Die Längsachse des Sensorgehäuses 12 ist bei 13 strichpunktiert angedeutet. In der montierten Gebrauchsstellung des Sensors 2 fällt die Längsachse 13 des Sensorgehäuses 12 mit der Längsachse der Verankerungsnut 17 zusammen.
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Von dem Sensorgehäuse 12 geht exemplarisch ein elektrisches Kabel 14 zur Verbindung mit einer nicht näher dargestellten externen elektronischen Steuereinrichtung ab. Elektrische Leiter 15 des Kabels 14 stehen innerhalb des Sensorgehäuses 12 über gestrichelt angedeutete elektrische Leiterzüge 19 mit den Sensormitteln 16 in elektrischer Verbindung.
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Die Leiterzüge 19 sind Bestandteil der Sensoreinrichtung 35. Selbige enthält beim Ausführungsbeispiel eine insbesondere als Leiterplatte ausgebildete Platine 34, die mit den Sensormitteln 16 bestückt ist und auf der die Leiterzüge 19 ausgebildet sind. Die Verbindung der Sensoreinrichtung 35 beziehungsweise deren Leiterzüge 19 mit dem Kabel 14 ist exemplarisch als Lötverbindung ausgeführt.
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Das Sensorgehäuse 12 definiert in seinem Innern einen sich in der Längsrichtung 16 erstreckenden Aufnahmeraum 26, in dem die Sensoreinrichtung 35 in von der Umgebung unter Abdichtung abgeschotteter Weise untergebracht ist. Die Sensoreinrichtung 35 ist zweckmäßigerweise, abgesehen vom Abgangsbereich des Kabels 14, voll umfänglich von einem Kunststoffmaterial umhüllt.
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zur ortsfesten, kraftschlüssigen Fixierung des Sensors 2 in der Gebrauchsstellung trägt das Sensorgehäuse 12 eine Klemmeinheit 37. Mittels dieser Klemmeinheit 37 kann der Sensor 2 mit der Wandung der Verankerungsnut 17 in der Tiefenrichtung 24 lösbar verspannt werden.
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Das Sensorgehäuse 12 hat eine zu der Längsachse 13 rechtwinkelige Hochachse 28. In der Gebrauchsstellung des Sensors 2 fällt die Hochachse 28 mit der Tiefenrichtung 24 der Verankerungsnut 17 zusammen.
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Der Sensor 2 hat eine Oberseite, an der sich eine in Achsrichtung der Hochachse 28 orientierte obere Außenfläche 42 des Sensorgehäuses 12 befindet. Hierzu entgegengesetzt und in der Gebrauchsstellung dem Nutgrund 27 zugewandt befindet sich an einer Unterseite des Sensors 2 eine untere Außenfläche 43 des Sensorgehäuses 12. Des Weiteren hat das Sensorgehäuse 12 zwei einander entgegengesetzt orientierte seitliche Außenflächen 44, 45, die jeweils bevorzugt rechtwinkelig zu der Längsachse 13 und zu der Hochachse 28 orientiert sind. Schließlich hat das Sensorgehäuse 12 auch noch eine in der Achsrichtung der Längsachse 13 orientierte vordere Außenfläche 46 und eine diesbezüglich entgegengesetzte hintere Außenfläche 47. Das Kabel 14 geht exemplarisch an der hinteren Außenfläche 47 des Sensorgehäuses 12 ab.
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In dem Sensorgehäuse 12 ist eine sowohl zu der oberen Außenfläche 42 als auch zu den beiden seitlichen Außenflächen 44, 45 hin offene Aussparung 48 ausgebildet. Die Aussparung 48 hat an den beiden seitlichen Außenflächen 44, 45 je eine seitliche Öffnung 48a, 48b und an der oberen Außenfläche 42 eine obere Öffnung 48c. Diese Öffnungen gehen beim Ausführungsbeispiel unmittelbar ineinander über, so dass die Aussparung 48 mit einem von oben her in das Sensorgehäuse 12 eingelassenen Querschlitz vergleichbar ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist mindestens eine seitliche Öffnung 48a, 48b von der oberen Öffnung 48c durch einen Stegabschnitt des Sensorgehäuses 12 abgetrennt.
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Zur Vorderseite des Sensors 2 hin ist die Aussparung 48 durch eine vordere Begrenzungswand 52 begrenzt und zur Rückseite hin durch eine hintere Begrenzungswand 53.
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Nach unten hin ist die Aussparung 48 von einem von dem Sensorgehäuse 12 gebildeten Boden 54 begrenzt. Dieser Boden 54 gehört zu einem einstückigen Abstützabschnitt 55 des Sensorgehäuses 12, der an der Unterseite des Sensors 2 einen Flächenabschnitt der unteren Außenfläche 43 definiert, wobei dieser Flächenabschnitt eine Abstützfläche 38 ist, mit der sich das Sensorgehäuse 12 in der montierten Gebrauchsstellung des Sensors 2 direkt am Nutgrund 27 der Verankerungsnut 17 abstützt.
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Die Klemmeinheit 37 ist um eine mit der Hochachse 28 des Sensorgehäuses 12 gleichgerichtete Drehachse 32 relativ zum Sensorgehäuse 12 verdrehbar. Dabei setzt sich die Klemmeinheit 37 aus zwei separaten Bauteilen zusammen, die beide, unabhängig voneinander, um die Drehachse 32 verdrehbar sind. Bei diesen beiden Bauteilen handelt es sich um ein Klemmteil 56 und ein mit dem Klemmteil 56 in Gewindeeingriff stehendes Betätigungsteil 57.
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Das Klemmteil 56 stützt sich innerhalb der Aussparung 48 mit einer nach unten weisend dem Boden 54 zugewandten Drückfläche 58 an einer nach oben weisenden Bodenfläche 59 des Abstützabschnittes 55 ab. Gleichzeitig ist das Betätigungsteil 57 an dem Sensorgehäuse 12 ohne Gewindeeingriff verdrehbar gelagert. Es kann zu diesem Zweck an seiner Unterseite eine Lagerausnehmung 62a aufweisen, in die ein vom Boden 54 hochragender Lagerzapfen 62b eintaucht.
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Das Klemmteil 56 ist mit einem durchgehenden, ein Innengewinde aufweisenden Gewindeloch 63 versehen, mit dem es innerhalb der Aussparung 48 auf einen Außengewindeabschnitt 64 des Betätigungsteils 57 aufgeschraubt ist.
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Das Klemmteil 56 hat zwei sich bezüglich des Zentrums des Gewindeloches 63 diametral gegenüberliegende Klemmflügel 65, die bezüglich der Drehachse 32 radial wegragen. Das Betätigungsteil 57 verfügt im Bereich seiner Oberseite über einen Betätigungsabschnitt 66, an dem sich ein Werkzeug ansetzen lässt, um ein ein Verdrehen des Betätigungsteils 57 hervorrufendes Drehmoment einzuleiten.
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Die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeloch 63 und dem Außengewindeabschnitt 64 ist derart reibungsbehaftet, dass das Klemmteil 56 eine vom Betätigungsteil 57 ausgeführte Drehbewegung mitmacht, solange es nicht durch mindestens einen Drehbegrenzungsanschlag 67 an einem Weiterdrehen gehindert wird. Exemplarisch bildet jede Begrenzungswand 52, 53 im Bereich einer der beiden seitlichen Öffnungen 48a, 48b einen in den Drehweg der Klemmflügel 65 ragenden Drehbegrenzungsanschlag 67.
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Das Klemmteil 56 kann rotativ in einer in 4 strichpunktiert bei 68 angedeuteten Lösestellung positioniert werden, in der die beiden Klemmflügel 65 in die Aussparung 48 eingefahren sind. Ausgehend hiervon kann es in eine in 1 bis 5 in durchgezogenen Linien abgebildete Klemmstellung verdreht werden, in der die Klemmflügel 65 an den beiden seitlichen Außenflächen 44, 45 aus der Aussparung 48 herausragen, so dass sie innerhalb des Verankerungsabschnittes 25 unter jeweils einer der Längsrippen 23 zu liegen kommen, wenn der Sensor 2 hierbei in der Verankerungsnut 17 platziert ist.
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Um den Sensor 2 in der Verankerungsnut 17 klemmend zu fixieren, wird er bei in die Lösestellung verdrehtem Klemmteil 56 in die Verankerungsnut 17 eingesetzt, was durch den Nuthals 22 hindurch erfolgen kann. Der eingesetzte Sensor 2 liegt mit seiner unteren Außenfläche 43 auf dem Nutgrund 27 auf. Das Klemmteil 56 befindet sich innerhalb des Verankerungsabschnittes 25.
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Ausgehend hiervon wird das Betätigungsteil 57 durch Krafteinleitung in den Betätigungsabschnitt 66 verdreht und das Klemmteil 56 macht anfänglich die Drehbewegung mit, bis es in die Klemmstellung verdreht ist, in der die Klemmflügel 65 die beiden Längsrippen 23 untergreifen. Diese Klemmstellung wird wie erwähnt durch die Drehbegrenzungsanschläge 67 vorgegeben. Bei weiter fortgesetzter Drehbetätigung des Betätigungsteils 57 schraubt sich das Klemmteil 56 unter Beibehaltung der Klemmstellung nach oben und drückt mit seinen Klemmflügeln 65 von unten her gegen die Längsrippen 23. Gleichzeitig drückt dabei das Betätigungsteil 57 mit seiner Drückfläche 58 nach unten gegen die Bodenfläche 59, so dass der Abstützabschnitt 55 mit der an ihm ausgebildeten Abstützfläche 38 gegen den Nutgrund 27 vorgespannt wird. Auf diese Weise ist der Sensor 2 insgesamt kraftschlüssig in der Verankerungsnut 17 fixiert.
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Zum Lösen dieser Klemmverbindung ist lediglich das Betätigungsteil 57 in der Gegenrichtung zu verdrehen, so dass das Klemmteil 56 nach unten fährt und von den Längsrippen 23 abhebt, bei gleichzeitiger Aufhebung der Vorspannung der Abstützfläche 38 bezüglich des Nutgrundes 27.
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Eine Besonderheit des Sensorgehäuses 12 liegt in seinem Hybridaufbau. Es setzt sich aus mehreren Bestandteilen zusammen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ein Bestandteil des Hybrid-Sensorgehäuses 12 ist von einem einstückigen Abstützelement 69 gebildet, wobei ein integraler Bestandteil des Abstützelementes 69 der Abstützabschnitt 55 ist. Ein weiterer Bestandteil des Sensorgehäuses 12 ist ein aus einem spritzgießfähigen Kunststoffmaterial bestehender Spritzgusskörper 70, der dadurch hergestellt ist, dass das Kunststoffmaterial in einem formgebenden Spritzgießverfahren an das zuvor bereitgestellte Abstützelement 69 angespritzt, also stoffschlüssig angeformt wird. Bei diesem Anformen, was in einer geeigneten Spritzgießform stattfindet, bekommt der Spritzgusskörper 70 die gewünschte Gestalt.
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Abstützelement 69 und Spritzgusskörper 70 bestehen aus voneinander abweichenden Materialien. Während der vom Spritzgusskörper 70 gebildete Gehäusebestandteil wie erwähnt aus Kunststoffmaterial besteht, besteht das Abstützelement 69 beim Ausführungsbeispiel aus Metall und insbesondere aus Edelstahl. Als ebenfalls besonders vorteilhaft wird ein Keramikmaterial zur Realisierung des Abstützelementes 69 angesehen. In beiden Fällen kann ein Abstützelement 69 bereitgestellt werden, das über eine sehr hohe mechanische Festigkeit verfügt. Diese mechanische Festigkeit ist wesentlich größer als diejenige des für den Spritzgusskörper 70 verwendeten Kunststoffmaterials.
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Sofern ein Kunststoffmaterial mit sehr hoher mechanischer Festigkeit zur Verfügung steht, kann das Abstützelement 69 auch hieraus gefertigt sein.
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Der aus Kunststoffmaterial bestehende Spritzgusskörper 70 begrenzt zweckmäßigerweise für sich allein den oben erwähnten Aufnahmeraum 26, in dem sich die Sensoreinrichtung 35 gekapselt befindet. Ebenso ist jedoch ein Aufbau möglich, bei dem der Spritzgusskörper 70 gemeinsam mit dem Abstützelement 69 den Aufnahmeraum 26 begrenzt.
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Vorzugsweise ist das Abstützelement 69 so gestaltet, dass es außer dem Abstützabschnitt 55 beziehungsweise dem Boden 54 auch die Drehbegrenzungsanschläge 67 beinhaltet und vorzugsweise sowohl die vordere Begrenzungswand 52 als auch die hintere Begrenzungswand 53 definiert. Somit befinden sich sämtliche bei der Klemmbefestigung des Sensors 2 von dem Klemmteil 52 kräftemäßig beaufschlagten Bestandteile des Sensorgehäuses 12 an dem einstückigen Abstützelement 69.
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Alle offenen Bereiche der Aussparung 48, also sämtliche Öffnungen 48a, 48b, 48c, sind zweckmäßigerweise ausschließlich von dem vom Abstützelement 69 gebildeten Bestandteil des Sensorgehäuses 12 begrenzt.
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Bei festgeklemmtem Sensor 2 geht der Kraftfluss der durch das Betätigungsteil 57 hervorgerufenen Klemmkraft in der Höhenrichtung des Sensorgehäuses 12 vorwiegend durch das Abstützelement 69 und nicht oder nur untergeordnet durch den Spritzgusskörper 70 hindurch. Das Betätigungsteil 57 drückt mit seiner unten angeordneten Drückfläche 58 von oben her auf den Boden 54, der sich seinerseits mit der an seiner Unterseite ausgebildeten Abstützfläche 38 direkt an dem Nutgrund 27 abstützt.
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Das Klemmteil 56 kommt hierbei mit dem Nutgrund 27 zu keiner Zeit in Berührung. Es ist derart an dem Abstützelement 69 abgestützt, dass es zu keiner Zeit nach unten über die Abstützfläche 38 hinausragt.
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Wie man den Figuren gut entnehmen kann, hat das Abstützelement 69 beim Ausführungsbeispiel eine U-förmige Struktur mit zwei sich beabstandet gegenüberliegenden Schenkelabschnitten 73a, 73b und einem sich zwischen den beiden Schenkelabschnitten 73a, 73b erstreckenden Verbindungsabschnitt 73c. Die beiden Schenkelabschnitte 73a, 73b bilden jeweils eine der beiden Begrenzungswände 52, 53 und der Verbindungsabschnitt 73c bildet den Boden 54 beziehungsweise Abstützabschnitt 55 einschließlich der Abstützfläche 38. Die Aussparung 48 liegt zwischen den beiden Schenkelabschnitten 73a, 73b.
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Bei der Fertigung des Sensors 2 wird zweckmäßigerweise die Sensoreinrichtung 35 mit dem Abstützelement 69 zu einer Baugruppe zusammengefasst, bevor durch Spritzgießen der Spritzgusskörper 70 angeformt wird. Bei diesem Anformen wird der Spritzgusskörper 70 um die Sensoreinrichtung 35 herum appliziert, so dass letztlich die Sensoreinrichtung 35 von dem Spritzgusskörper 70 allein oder gemeinsam von dem Spritzgusskörper 70 und dem Abstützelement 69 umhüllt ist.
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Die vorgenannte Baugruppe lässt sich beim Ausführungsbeispiel sehr einfach dadurch realisieren, dass die Platine 34 der Sensoreinrichtung 35 mit dem Abstützelement 69 verrastet wird. Hierzu verfügt das Abstützelement 69 beim Ausführungsbeispiel an den voneinander abgewandten äußeren Stirnflächen 74a, 74b der beiden Schenkelabschnitte 73a, 73b über jeweils einen Rastvorsprung 75, der in eine von zwei komplementären Rastvertiefungen 76 der Platine 34 einrastet. Bei Bedarf kann diese Rastverbindung durch eine Klebeverbindung ergänzt oder ersetzt werden.
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Es ist von Vorteil, wenn die Klemmeinheit 37 mit einem etwas größeren Abstand zu sowohl der vorderen Außenfläche 46 als auch zu der hinteren Außenfläche 47 des Sensorgehäuses 12 platziert ist. Exemplarisch befindet sie sich in einem annähernd mittleren Bereich der Baulänge des Sensorgehäuses 12. In einem solchen Fall ist es von Vorteil, wenn die Sensoreinrichtung 35 so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie axial beidseits der Klemmeinheit 37 im Sensorgehäuse 12 platzierte Bestandteile aufweist.
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Exemplarisch ist dies dadurch realisiert, dass die Platine 34 hochkant im Innern des Sensorgehäuses 12 ausgerichtet ist, so dass ihre Plattenebene parallel zu einer von der Hochachse 28 und der Längsachse 13 aufgespannten Ebene verläuft. Dabei hat die Platine 34 im Bereich des Abstützelementes 69 eine zu ihrem nach oben weisenden oberen Rand hin offene Montageausnehmung 77, die von einem hinteren Platinenendabschnitt 78a, einem vorderen Platinenendabschnitt 78b und einem die beiden Platinenendabschnitte 78a, 78b verbindenden Platinen-Stegabschnitt 79 begrenzt ist.
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Der Platinen-Stegabschnitt 79 passiert das Abstützelement 69 an seiner Unterseite, wobei das Abstützelement 69 an seiner Unterseite eine nach unten hin offene, axial durchgehende Längsnut 82 aufweist, in der sich der Platinen-Stegabschnitt 79 längs erstreckt. Der Platinen-Stegabschnitt 79 ist mit seinem gesamten Querschnitt im Innern der Längsnut 82 aufgenommen, ragt also insbesondere nicht über die Unterseite des Abstützelementes 69 hinaus.
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Durch die Längsnut 82 ist die Abstützfläche 38 in zwei streifenförmige, sich in Achsrichtung der Längsachse 13 erstreckende Flächenabschnitte 38a, 38b unterteilt, die die Längsnut 82 längsseits beidseits flankieren.
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Die Rastvertiefungen 76 befinden sich an den einander zugewandten Randflächen der Montageausnehmung 77.
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Bedingt durch die zur vorderen und hinteren Außenfläche 46, 47 beabstandete Platzierung des Abstützelementes 69 weist der Spritzgusskörper 70 einen die vordere Außenfläche 46 definierenden vorderen Endabschnitt 83 sowie einen die hintere Außenfläche 47 definierenden hinteren Endabschnitt 84 auf. Das Abstützelement 69 sitzt axial zwischen diesen beiden Endabschnitten 83, 84. Zu Gunsten einer optimalen Struktursteifigkeit verfügt der Spritzgusskörper 70 jedoch zusätzlich über mindestens einen und exemplarisch über zwei stegartig ausgebildete Verbindungsabschnitte 85, die sich in der Längsrichtung des Sensorgehäuses 12 erstrecken und an dem Abstützelement 69 außen vorbeilaufen. Damit jede seitliche Außenfläche 44, 45 einen bündigen Verlauf hat, verfügt das Abstützelement 69 an seinen beiden Übergangsbereichen zwischen der Abstützfläche 38 und jeder seitlichen Außenfläche 44, 45 über eine sich axial erstreckende Längsnut 86, in die jeweils einer der beiden Verbindungsabschnitte 85 des Spritzgusskörpers 70 eigeformt ist.
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Jede seitliche Außenfläche 44, 45 erstreckt sich zweckmäßigerweise bündig über den Spritzgusskörper 70 und das in den Spritzgusskörper 70 eingebettete Abstützelement 69 hinweg.
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Vorzugsweise ist der Spritzgusskörper 70 so an das Abstützelement 69 angespritzt, dass sich eine fluiddichte Verbindung ergibt, aufgrund derer es einem Fluid unmöglich ist, durch den Fügebereich zwischen Abstützelement 69 und Spritzgusskörper 70 hindurch in den Aufnahmeraum 26 für die Sensoreinrichtung 35 einzudringen. Diese Abdichtung kann durch eine außen an dem Abstützelement 69 ausgebildete, im Folgenden als Abdichtungs-Nutstruktur 87 bezeichnete Nutstruktur in vorteilhafter Weise begünstigt werden, in die der Spitzgusskörper 70 mit Dichtkontakt und bevorzugt formschlüssig eingreift.
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Exemplarisch ist eine solche Abdichtungs-Nutstruktur 87 von einer einzigen Abdichtnut 88 gebildet, die einen in sich geschlossenen Längsverlauf hat und über einen derart dreidimensionalen Verlauf verfügt, dass sie alle Öffnungen 48a, 48b, 48c der Aussparung 48 umrahmt. Der Spritzgusskörper 70 verfügt im Übergangsbereich zum Abstützelement 69 über eine Abdichtrippe 89, die wie die Abdichtnut 88 einen dreidimensionalen, in sich geschlossenen Längsverlauf hat und in die Abdichtnut 88 eingreift.
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Beim Ausführungsbeispiel hat die Abdichtnut 88 einen in dem vorderen Schenkelabschnitt 73a ausgebildeten vorderen U-förmigen Nutabschnitt 92a und einen in dem hinteren Schenkelabschnitt 73b ausgebildeten hinteren U-förmigen Nutabschnitt 92b. Beide U-förmigen Nutabschnitte 92a, 92b erstrecken sich in einer zu der Längsachse 13 rechtwinkeligen Ebene und sind so orientiert, dass die U-Öffnung nach unten weist. Dementsprechend hat jeder U-förmige Nutabschnitt 92a, 92b zwei in der Höhenrichtung 28 verlaufende Nutschenkel und einen die beiden Nutschenkel am einen Ende verbindenden Nutsteg. Während der Nutsteg der Oberseite des Schenkelabschnittes 73a, 73b zugeordnet ist, verlaufen die Nutschenkel im Bereich der seitlichen Außenflächen 44, 45 nach unten.
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Die Nutschenkel beider U-förmigen Nutabschnitte 92a, 92b erstrecken sich nach unten bis zum Übergangsbereich zwischen der Abstützfläche 38 und den seitlichen Außenflächen 44, 45, wo jeweils ein Nutschenkel des vorderen U-förmigen Nutabschnittes 92a mit einem Nutschenkel des hinteren U-förmigen Nutabschnittes 92b über einen sich in Achsrichtung der Längsachse 13 erstreckenden Verbindungs-Nutabschnitt 93 verbunden ist.
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Die auf diese Weise vorliegende dreidimensionale Nutstruktur kann man sich verlaufsmäßig vorstellen wie ein Rechteck, dessen zwei Endabschnitte um insbesondere 90° in die gleiche Richtung umgeklappt sind.
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Wenn sich das Kunststoffmaterial des Spritzgusskörpers 70 während des Einsatzes des Sensors 2 temperaturbedingt zusammenzieht, wird die Abdichtrippe 89 an die äußere Nutflanke der Abdichtnut 88 angedrückt und sorgt für eine zuverlässige Abdichtung. Im Falls einer temperaturbedingten Ausdehnung des Kunststoffmaterials des Spritzgusskörpers 70 drückt die Abdichtrippe 89 an die Innenfläche der Abdichtnut 88 und gewährleistet auch in diesem Falle eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Spritzgusskörper 70 und dem Abstützelement 69.
