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Sensorelemente von Sensoren sind zum Schutz vor Umwelteinflüssen oft in Sensorgehäusen untergebracht. Bei kabelgebundenen Sensoren ist bei bisherigen Systemen die Montage relativ umständlich.
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Die
EP 1 489 389 A2 beschreibt einen Positionssensor mit einem Hauptkörper, der einen Schaltungsträger und einen an dem Schaltungsträger angeordneten Anschlusskörper aufweist. Der Anschlusskörper verfügt über mehrere nebeneinanderliegende Führungskanäle, durch die zu kontaktierende Adern eines Kabels hindurchsteckbar sind und deren Kanalwandungen Führungsflächen bilden, die in der Einsteckrichtung der Adern derart divergieren, dass die Adern beim Hindurchstecken auseinandergespreizt werden. Der Schaltungsträger weist im Anschluss an die Führungskanäle mit Leiterbahnen verbundene Kontaktierungsflächen auf, an denen die Adern mittels eines Kontaktwerkstoffes elektrisch leitend befestigbar sind.
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Die
WO 2005/085875 A1 offenbart einen Bewegungssensor für die Raddrehung eines Kraftfahrzeuges welcher einen durch Gießen oder Spritzgießen von thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise von Polyamid, in MID-Technik hergestellten Grundbaustein besitzt, in den ein Dauermagnet integriert ist. Eine gehäuselose integrierte Schaltung ist in Flip-Chip-Technik auf das MID-Bauelement aufgebracht. Die Anordnung aus dem Grundbaustein mit der integrierten Schaltung und dem Dauermagnet sowie dem Anschlussende des Kabels sind mit einem äußeren Verguss umhüllt und zu einer widerstandsfähigen und gegen Umgebungseinflüsse gut geschützten Baueinheit zusammengefügt.
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DE 198 04 170 A1 zeigt eine elektrische Baueinheit mit Anschlusskabeln welche Schneidklemmen aufweist, mit denen eine Isolierung der Anschlusskabel auftrennbar ist. In der elektrischen Baueinheit ist ein Leadframe vorgesehen, auf dem elektrische Bauteile befestigbar sind. Leadframe und Schneidklemmen sind einstückig als dünnwandiges Blechstanzbauteil ausgeführt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sensorgehäuse für einen kabelgebundenen Sensor bereitzustellen, bei dem die Montage einfacher ist.
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Erfindungsgemäß wird dies gelöst durch ein Sensorgehäuse für einen kabelgebundenen Sensor, wobei das Sensorgehäuse eine Gehäusewand mit einer Kabelöffnung umfasst, und die Gehäusewand eine Crimphülse für wenigstens ein Kabel ausbildet. Die Gehäusewand ist als ein Druckgussteil aus einem elektrisch leitenden Material ausgeführt. Ferner ist eine Vergussmasse vorgesehen, die das Sensorgehäuse wenigstens im Bereich der Kabelöffnung ausfüllt.
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Mit Hilfe der Crimphülse kann das Kabel am Sensorgehäuse befestigt werden. Dazu wird das Kabel in die Crimphülse eingeschoben und mit dieser vercrimpt. Dadurch, dass die Gehäusewand die Crimphülse ausbildet, ist eine leichte Montage möglich. Auf weitere Teile kann verzichtet werden. Auf diese Weise werden Kosten für weitere Teile eingespart und es können Trennstellen im Gehäuse, die nicht fluid- und druckdicht sind in vorteilhafte Weise vermieden werden. Mit der Ausführung der Gehäusewand als ein Druckgussteil aus einem elektrisch leitenden Material ist einerseits eine gute elektrische Verbindung etwa zu einer Kabelabschirmung herstellbar und andererseits lassen sich Druckgussteile besonders effizient herstellen. Bei dem Druckgussteil kann es sich um ein Zinkdruckgussteil handeln.
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Die Vergussmasse ist vorgesehen, das Sensorgehäuse wenigstens im Bereich der Kabelöffnung auszufüllen. Eine komplette Ausfüllung des Inneren des Sensorgehäuses zur Herstellung einer guten Dichtfunktion des Sensorgehäuses im Bereich der Kabelverbindung ist somit nicht notwendig. Bei gleichzeitiger Erzielung einer guten fluid- und druckdichten Verbindung des Kabels mit dem Sensor kann in vorteilhafter Weise Vergussmasse und Gewicht des Sensors reduziert werden. Die Vergussmasse wird dazu vorzugsweise im Bereich der Kabelöffnung im Inneren des Gehäuses und/oder der Kabeloberfläche wenigstens oberflächlich benetzen. Um eine solche fluid- und druckdichte Verbindung herzustellen, kann die Crimphülse vorzugsweise an eine Form oder einen Außendurchmesser eines Kabels angepasst sein.
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Mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen kann die Erfindung weiter verbessert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Eigenschaften der Gehäusewand, insbesondere die Dehngrenze oder Streckgrenze des Materials der Gehäusewand sowie die Abmessungen der Gehäusewand, insbesondere die Wandstärke der Gehäusewand und der Innen- und Aussendurchmesser der Kabelöffnung in der Gehäusewand im Vergleich zum Aussendurchmesser des Kabels derartig ausgestaltet, dass die Verformung der Crimphülse durch das Crimpen im elastischen Bereich unterhalb der Dehngrenze oder Streckgrenze des Materials der Gehäusewand erfolgt. Auf diese Weise werden Beschädigungen der Gehäusewand durch das Crimpen, insbesondere Risse in der Gehäusewand vermieden und die fluid- und druckdichten Eigenschaften der Gehäusewand bleiben erhalten.
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Zusätzlich kann die Crimphülse als elektromagnetische Abschirmung für das Kabel ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise einen freiliegenden von einer Abschirmung befreiten Teil des Kabels abschirmen. Dadurch kann zumindest im Bereich der Gehäusewand eine dichte elektromagnetische Abschirmung sichergestellt sein.
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Vorzugsweise bildet das gesamte Sensorgehäuse eine elektromagnetische Abschirmung für einen darin liegenden Innenraum. Das Sensorgehäuse kann allseitig geschlossen sein. Nichtsdestotrotz kann aber auch eine Seite offen sein, um etwa eine Messung mit dem Sensorelement zu ermöglichen. Eine solche elektromagnetische Abschirmung weist vorzugsweise keine Löcher auf. Sie kann insbesondere hochfrequenzdicht sein, d. h. das Eindringen hoher Frequenzen verhindern. Insbesondere kann das Sensorgehäuse den darin liegenden Innenraum bis auf eine Detektionsöffnung komplett elektromagnetisch abschirmen. Dabei kann auch die Crimphülse zur elektromagnetischen Abschirmung beitragen. Sie kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie sich mit einer außen liegenden Abschirmung des Kabels elektromagnetisch dicht verbinden lässt. Mit dieser hat sie dann eine niederimpedante, großflächige Verbindung. Dadurch kann eine lückenlose Abschirmung erzielt werden.
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Die Gehäusewand kann mit allen Gehäusewänden einteilig sein, d. h. mit dem gesamten Gehäuse. Ein solches Gehäuse kann beispielsweise bis auf die Kabelöffnung und eine Einführöffnung für die Sensorelektronik geschlossen, beispielsweise topfförmig sein.
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Das Sensorgehäuse kann eine Platinenaufnahme aufweisen. Auf der Platine können das Sensorelement und/oder eine dazugehörige Elektronik angeordnet sein. Die Platinenaufnahme dient zur zumindest teilweisen Befestigung der Platine im Sensorgehäuse. Beispielsweise kann eine Platinenaufnahme durch schlitzförmige Elemente, die etwa an einer Gehäusewand angeordnet sein können, gebildet sein.
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Die Crimphülse kann als Zugentlastung zur Aufnahme von auf das Kabel wirkenden Zugkräften ausgestaltet sein. Durch die einteilige Ausgestaltung mit der Gehäusewand werden auftretende Zugkräfte direkt an das Gehäuse weitergeleitet.
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Um das Sensorelement bzw. die Sensorplatine im Gehäuseinneren zu befestigen und zu stabilisieren und um es vor Umwelteinflüssen zu schützen, kann es mit einer dünnflüssigen, aushärtenden Vergussmasse im Sensorgehäuse befestigt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sensorgehäuse einen Niederhalter zum Niederhalten einer Platine bei einem Vergießvorgang aufweisen. Bei einem solchen Vergießvorgang könnte eine Platine aufgrund ihrer geringeren Dichte in der Vergussmasse aufschwimmen. Um zu verhindern, dass die Platine nach dem Vergießen aus der Vergussmasse heraussteht, hält der Niederhalter die Platine während des Vergießvorgangs unterhalb eines Füllniveaus einer Vergussmasse. Der Niederhalter kann auch so ausgestaltet werden, dass bestimmte Elemente, beispielsweise das Sensorelement nach dem Vergießen plan mit der Oberfläche der ausgehärteten Vergussmasse oder kurz unter der Oberfläche angeordnet sind. Der Niederhalter kann beispielsweise an einer offenen Seite, an der das Sensorgehäuse mit der Vergussmasse aufgefüllt wird, angeordnet sein.
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Der Niederhalter kann insbesondere an der Gehäusewand angeordnet sein. Er befindet sich dann also in der Nähe des Kabels und der Kabelöffnung. Eine Montage kann dadurch erleichtert werden. Beispielsweise kann die Gehäusewand von allen restlichen Gehäusewänden trennbar sein. Befindet sich der Niederhalter an der abnehmbaren Gehäusewand, so ist eine Montage in einem einzigen Schritt möglich, da der Niederhalter die Platine beim Einsetzen der abtrennbaren Gehäusewand automatisch die Platine unten hält.
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Der Niederhalter kann insbesondere einteilig mit der Gehäusewand sein. Er kann beispielsweise mit dem Rest der Gehäusewand als ein Gussteil ausgebildet sein. Der Aufwand bei der Fertigung ist dadurch geringer als bei mehrteiligen Ausgestaltungen.
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Um auch eine offene Seite zumindest teilweise abzuschirmen, kann der Niederhalter als eine, eine offene Seite zumindest teilweise abdeckenden Zunge ausgestaltet sein. Dadurch kann eine mechanische und/oder eine elektromagnetische Abschirmung erzeugt werden, die eine geringe Bauhöhe aufweist.
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Ein erfindungsgemäßer kabelgebundener Sensor umfasst ein erfindungsgemäßes Gehäuse sowie ein Kabel.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines solchen kabelgebundenen Sensors ist die Crimphülse auf ein Kabel, bei dem an einem Ende eine innere Abschirmung über eine äußere Isolation zurückgeklappt wurde, gecrimpt. Dadurch ist eine abschirmende Verbindung sichergestellt. Durch das Kabel und die Crimphülse ist also ein Innenraum des Sensorgehäuses elektromagnetisch abgeschirmt.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung der Gehäusewand mit Crimphülse des Sensorgehäuses erfüllt mehrere Funktionen auf einmal. Sie dient nicht nur zur fluid- und druckdichten Verbindung mit dem Kabel, sondern auch als elektromagnetische Abschirmung und als Zugentlastung für das Kabel. Bei einer solchen Ausgestaltung entfallen also die entsprechenden, ansonsten einzeln ausgebildeten Elemente und werden durch die Crimphülse ersetzt beziehungsweise deren Funktionen in der Crimphülse vereint. Ferner kann vorteilhafterweise ein Niederhalter ebenfalls einteilig mit dieser Gehäusewand und damit mit der Crimphülse verbunden sein. In einem einzigen Teil, beispielsweise einem Gussteil, sind dann also vier Funktionen vereint.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die beschriebenen Ausführungsformen stellen dabei lediglich mögliche Ausgestaltungen dar, mit denen jedoch die einzelnen Merkmale, wie oben beschrieben ist, unabhängig voneinander realisiert oder weggelassen werden können.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen kabelgebundenen Sensors;
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2 eine schematische Seitenansicht einer Gehäusewand zusammen mit einer Elektronik und einem Kabel;
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3 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Sensors, der mit einer Vergussmasse ausgefüllt ist.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer kabelgebundener Sensor 1 dargestellt. Der Sensor 1 umfasst ein Sensorgehäuse 2 sowie ein damit verbundenes Kabel 3. Die Leiter 16 des Kabels 3 sind mit einer in einem Innenraum 4 liegenden Sensorelektronik 5 verbunden, die an einer Platine 6 angeordnet ist.
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Zur Ausrichtung und Befestigung des Sensors 1 an einem zu messenden Element verfügt das Sensorgehäuse 2 über Haltelöcher 7.
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Das Sensorgehäuse 2 umfasst mehrere Gehäusewände, die den Innenraum 4 umschließen. Die rechts angeordnete Gehäusewand 8 weist eine Kabelöffnung 17 für das Kabel 3 auf. Ferner bildet diese Gehäusewand 8 eine Crimphülse 9 für das Kabel 3 aus. Die Crimphülse 9 ist also einteilig mit dem Rest dieser Gehäusewand 8 mit der Kabelöffnung 17 ausgebildet.
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Die Gehäusewand 8 mit der Kabelöffnung 17, die die Crimphülse 9 ausbildet, ist von den anderen Gehäusewänden lösbar. Sie kann nach oben von den anderen Gehäusewänden getrennt werden. In der hier gezeigten Ausgestaltung sind die Gehäusewände über ein Dichtelement 10 fluid- und druckdicht verbunden. Das Dichtelement 10 wird von einem O-Ring gebildet. Die Gehäusewand 8 mit der Crimphülse 9 wird ferner über Halteschienen 11 an den restlichen Gehäusewänden gehalten.
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In einer nicht gezeigten alternativen Ausgestaltung könnten sämtliche Gehäusewände einteilig miteinander verbunden sein. Auf zusätzliche Dichtelemente 10 könnte folglich verzichtet werden.
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Die Gehäusewände bestehen aus einem Metall. Sie sind als Zinkdruckgussteile ausgeführt. Dadurch schirmen sie den Innenraum 4 des Gehäuses 2 elektromagnetisch ab. Sie bilden eine elektromagnetische Abschirmung 21 für den Innenraum 4. Lediglich nach oben hin ist das Sensorgehäuse 2 offen. Von dieser offenen Seite her können beispielsweise Messsignale auf Sensorelemente einwirken. Alternativ oder zusätzlich können die Messsignale auch durch die Gehäusewand hindurch auf die Sensorelemente einwirken, beispielsweise kann ein magnetisches Feld durch ein nicht ferromagnetisches Gehäuse auf einen Magnetsensor einwirken.
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Das Sensorgehäuse 2 verfügt über eine Platinenaufnahme 12 für die Platine 6. Diese wird von Schlitzen in einer Gehäusewand gebildet. Diese Platinenaufnahmen limitieren eine Bewegung der Platine 6 in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Platine. Da die Platine 6 lediglich durch die Platinenaufnahme 12 senkrecht zu ihrer Oberfläche gehalten ist, würde sie bei einem Vergießvorgang, bei dem dünnflüssige Vergussmasse in das Sensorgehäuse gegossen wird, nach oben hin aufschwimmen und nach dem Aushärten der Vergussmasse 18 zumindest teilweise aus der Vergussmasse 18 herausragen. Um dies zu verhindern, verfügt das Sensorgehäuse 2 über einen Niederhalter 13, der die Platine beim Vergießen unter dem Füllniveau der Vergussmasse 18 hält. Der Niederhalter 13 ist als eine Zunge 19 ausgestaltet, die die offene Seite des Sensorgehäuses 2 zumindest teilweise abdeckt, so dass er auch zur mechanischen und elektromagnetischen Abschirmung beiträgt. Er verfügt über drei Ausnehmungen 14, in die die Vergussmasse 18 zur besseren Verbindung hineinfließen kann. Zur Stabilisierung verfügt er über Verstärkungselemente 15, die vorzugsweise rechtwinklig verlaufend.
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In 2 ist die Seitenwand 8, die die Crimphülse 9 ausbildet, zusammen mit der Sensorelektronik 5 und einem Kabel 3 dargestellt. Die Crimphülse 9 ist einteilig mit der Gehäusewand 8 ausgebildet.
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Die Crimphülse 9 ist außen auf ein Kabel 3 gecrimpt. Das Kabel 3 umfasst mehrere Leiter 16 im Inneren, die von einer Abschirmung und einer außen liegenden Isolation umgeben sind. Im Bereich der Crimphülse 9 wurde die Abschirmung auf die äußere Isolation zurückgeklappt, so dass die Crimphülse 9 mit der Abschirmung vercrimpt werden konnte. Dadurch entsteht eine großflächige, niederohmige Verbindung zwischen der Abschirmung des Kabels 3, der elektromagnetischen Abschirmung 23 um das Kabel 3, die von der Crimphülse 9 gebildet ist, und damit der Gehäusewand 8. Die Gehäusewand 8 bildet ferner eine Schirmwand 20 zur elektromagnetischen Abschirmung des Innenraums 4 des Sensorgehäuses 2. Die Crimphülse 9 und der Rest der Gehäusewand 8 schirmen ein Gehäuseinneres also effektiv elektromagnetisch ab. Mit den anderen Gehäusewänden entsteht so eine elektromagnetische Abschirmung 21 für den Innenraum 4.
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Die Crimphülse 9 ist ferner so ausgestaltet, dass sie fluid- und druckdicht mit dem Kabel verbunden werden kann. Beim Vergießen kann die durch eine Kabelöffnung 17 der Gehäusewand 8 durchtretende, dünnflüssige Vergussmasse 18 nicht aus der Verbindungsstelle zwischen Crimphülse 9 und Kabel 3 austreten. Die Verbindung zwischen der Crimphülse 9 und dem Kabel 3 ist dabei so dicht, dass ein Vorvergießen mit eine zähflüssigeren Vergussmasse nicht notwendig ist. Es kann sofort mit der dünnflüssigeren Vergussmasse 18 vergossen werden.
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Die Crimphülse 9, die mit der Gehäusewand 8 einteilig ist, erfüllt des Weiteren noch eine dritte Funktion. Sie dient als Zugentlastung 22 für das Kabel 3. Am Kabel 3 anliegende Zugkräfte werden durch die Crimphülse 9 an das Sensorgehäuse 2 weitergegeben ohne die Verbindung der Leiter 16 mit der Sensorelektronik 5 zu beeinflussen. Die Crimphülse erfüllt also eine Dreifachfunktion. Neben der fluid- und druckdichten Abdichtung und der elektromagnetischen Abschirmung 23 dient sie zusätzlich als Zugentlastung 22. All diese Funktionen sind in einem einzigen Element, der Crimphülse 9, vereint.
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Ferner verfügt die Gehäusewand 8 mit der Crimphülse 9 über einen Niederhalter 13, der einteilig mit der Gehäusewand 8 ist. Da die Gehäusewand 8 mit der Crimphülse 9 von den anderen Gehäusewänden lösbar ist, kann das Kabel 3 mit den Leitern 16 durch die Kabelöffnung 17 der Gehäusewand 8 geführt werden und die Leiter 16 an der Sensorelektronik 5 befestigt werden. Anschließend kann die entstandene Einheit durch einfaches Hineinschieben an den restlichen Gehäusewänden angebracht werden und zusammen mit den restlichen Gehäusewänden das Sensorgehäuse 2 bilden. Beim anschließenden Vergießen hält der Niederhalter 13 die Sensorelektronik 5 automatisch unter dem Füllniveau der Vergussmasse 18, da er am oberen Ende einteilig an der Gehäusewand 8 angebracht ist und somit beim Einfügen der Gehäusewand 8 mit der Crimphülse 9 automatisch die Beweglichkeit der Sensorelektronik 5 nach oben hin begrenzt. Es sind also keine weiteren neuen Schritte zum Halten der Sensorelektronik 5 notwendig.
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In 3 ist der Sensor 1 in einem vergossenen Zustand dargestellt. In das Sensorgehäuse 2 wurde eine Vergussmasse 18 eingebracht. Da die Crimphülse 9 die Gehäusewand 8 fluid- und druckdicht mit dem Kabel 3 verbindet und auch die Verbindung zwischen der Gehäusewand 8 mit der Crimphülse 9 und den restlichen Gehäusewänden durch das Dichtelement 10 fluid- und druckdicht ist, konnte ein Vorvergießen mit einer zähflüssigeren Vergussmasse, wie es bisher notwendig war, entfallen.
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Der Niederhalter 13 hat beim Vergießvorgang verhindert, dass die Sensorelektronik 5 aufschwimmt. Die Vergussmasse 18 befestigt und stabilisiert die Sensorelektronik 5 in dem gezeigten, ausgehärteten Zustand im Sensorgehäuse 2.
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Die Vergussmasse 18 füllt in diesem Beispiel das Sensorgehäuse 2 komplett aus. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Vergussmasse 18 das Sensorgehäuse 2 auch nur teilweise ausfüllen. Beispielsweise kann eine Innenfläche des Sensorgehäuses 2 nur oberflächlich benetzt sein und/oder im Bereich des Kabeleintrittes eine Vergussmasse 18 vorhanden sein. Dadurch kann schon eine ausreichende Abdichtung erzielt sein, da die Fugen und Löcher aufgefüllt sind.
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Der hier gezeigte Sensor 1 ist nach oben hin offen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Sensor 1 nach oben hin auch eine Gehäusewand 8 aufweisen und insbesondere nach allen Seiten hin geschlossen sein.
