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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, mit einer in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Maschine, und mit einem der Maschine zugeordneten Lagerschild, mit zumindest einer in dem Gehäuse angeordneten Leiterplatte, wobei die Leiterplatte durch ein metallisches Befestigungsmittel an dem Lagerschild befestigt ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung einen Druckerzeuger für eine Bremsanlage, mit einer derartigen Antriebseinrichtung.
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Stand der Technik
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Antriebseinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einer Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine ist die elektrische Maschine typischerweise in einem Gehäuse der Antriebseinrichtung angeordnet. Die Maschine weist dabei in der Regel einen drehbar gelagerten Rotor und einen gehäusefesten Stator mit einer insbesondere mehrphasigen Motorwicklung auf. Die Motorwicklung ist dabei derart verteilt um den Rotor angeordnet, dass der Rotor durch eine geeignete Bestromung der Motorwicklung drehbar ist. In der Regel ist außerdem zumindest ein der Maschine zugeordneter Lagerschild vorhanden. Vorzugsweise überdeckt der Lagerschild die elektrische Maschine. Typischerweise ist eine Antriebswelle der Antriebseinrichtung durch den Lagerschild drehbar gelagert. Vorzugsweise trägt der Lagerschild hierzu ein Drehlager, das zwischen der Antriebswelle einerseits und dem Lagerschild andererseits wirkt. Oftmals ist in dem Gehäuse der Antriebseinrichtung eine Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise ist die Leiterplatte Teil einer Sensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Drehstellung des Rotors zu erfassen. Dabei ist es bekannt, die Leiterplatte durch ein metallisches Befestigungsmittel an dem Lagerschild zu befestigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch aus, dass das metallische Befestigungsmittel mit einem Masseanschluss der Leiterplatte elektrisch verbunden ist. Das metallische Befestigungsmittel ist elektrisch leitfähig, sodass der Masseanschluss der Leiterplatte durch das Befestigungsmittel an eine elektrische Systemmasse angebunden werden kann. In vorbekannten Antriebseinrichtungen ist typischerweise ein separates elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel vorgesehen, das mit dem Masseanschluss der Leiterplatte elektrisch verbunden und mit der Systemmasse elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann auf ein derartiges separates Verbindungsmittel verzichtet werden. Entsprechend kann die Anzahl an Bauteilen der Antriebseinrichtung verringert werden, wodurch auch Kosten eingespart werden können. Zudem kann durch das metallische Befestigungsmittel eine mechanisch robuste Anbindung des Masseanschluss der Leiterplatte an die Systemmasse erreicht werden. Vorzugsweise ist der Lagerschild metallisch beziehungsweise aus einem Metallwerkstoff gefertigt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das metallische Befestigungsmittel mit dem Masseanschluss einerseits und mit dem metallischen Lagerschild andererseits in Berührkontakt steht. Das metallische Befestigungsmittel ist also mit dem Masseanschluss direkt elektrisch verbunden und nicht mittels eines weiteren Elementes. Auch hierdurch wird erreicht, dass die Anzahl an Bauteilen gering ist. Zudem steht das metallische Befestigungsmittel mit dem metallischen Lagerschild in Berührkontakt, sodass der Masseanschluss der Leiterplatte durch das metallische Befestigungsmittel mit dem metallischen Lagerschild elektrisch verbunden ist. Dies ist deshalb von Vorteil, weil eine Anbindung des metallischen Lagerschildes an die Systemmasse technisch einfach möglich ist. Vorzugsweise weist eine mit dem Masseanschluss in Berührkontakt stehende Kontaktfläche des Befestigungsmittels eine galvanische Beschichtung auf, besonders bevorzugt eine Zinnbeschichtung, eine Silberbeschichtung oder eine Goldbeschichtung. Vorzugsweise weist eine mit dem Lagerschild in Berührkontakt stehende Kontaktfläche des Befestigungsmittels eine galvanische Beschichtung auf, besonders bevorzugt eine Zinnbeschichtung, eine Silberbeschichtung oder eine Goldbeschichtung. Vorzugsweise weist eine mit dem Befestigungsmittel in Berührkontakt stehende Kontaktfläche des Lagerschildes eine galvanische Beschichtung auf, besonders bevorzugt eine Zinnbeschichtung, eine Silberbeschichtung oder eine Goldbeschichtung. Durch die Beschichtungen wird der elektrische Übergangswiderstand zwischen dem Befestigungsmittel und dem Lagerschild beziehungsweise dem Masseanschluss und dem Befestigungsmittel verringert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Masseanschluss auf einer von dem Lagerschild abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist, und dass das Befestigungsmittel den Masseanschluss mit einer in Richtung des Lagerschildes wirkenden Kraft beaufschlagt. Vorzugsweise presst das Befestigungsmittel die Leiterplatte durch Beaufschlagen des Masseanschlusses mit der in Richtung des Lagerschildes wirkenden Kraft gegen den Lagerschild. Hierdurch wird zum einen eine mechanisch robuste Befestigung der Leiterplatte an dem Lagerschild erreicht. Insbesondere wird ein Verkippen der Leiterplatte vermieden. Zudem wird auch eine mechanisch robuste elektrische Verbindung zwischen dem Befestigungsmittel und dem Masseanschluss bereitgestellt. Vorzugsweise beaufschlagt das Befestigungsmittel den Lagerschild mit einer in Richtung der Leiterplatte beziehungsweise in Richtung des Masseanschlusses wirkenden Kraft. Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel elastisch verformbar ausgebildet und stellt die Kräfte als Federkräfte beziehungsweise Rückstellkräfte bereit. Hierzu ist das Befestigungsmittel beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff hergestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Masseanschluss eine Massefläche ist, und dass das Befestigungsmittel an der Massefläche anliegt. Ist der Masseanschluss als Massefläche ausgebildet, so können fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen werden. Konkret ist das Befestigungsmittel auch dann noch elektrisch mit der Massefläche verbunden, wenn die Anordnung der Leiterplatte relativ zu dem Befestigungsmittel geringfügig verändert wird. Vorzugsweise liegt das Befestigungsmittel flächig an der Massefläche an. Vorzugsweise ist die Massefläche als Kupferfläche ausgebildet. Eine derartige Massefläche kann im Rahmen eines üblichen Bestückungsverfahrens der Leiterplatte hergestellt und somit kostenneutral realisiert werden. Vorzugsweise weist die Kupferfläche eine galvanische Beschichtung auf, besonders bevorzugt eine Zinnbeschichtung, eine Silberbeschichtung oder eine Goldbeschichtung.
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Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel als Rastmittel ausgebildet. Das Befestigungsmittel ist also dazu ausgebildet, die Leiterplatte durch Ausbilden zumindest einer Rastverbindung an dem Lagerschild zu befestigen. Eine Rastverbindung ist vorteilhaft hinsichtlich des Zusammenbaus der Antriebseinrichtung, weil die Rastverbindung durch Zusammenstecken der betreffenden Elemente schnell herstellbar ist. Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel als Rastklammer ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rastmittel einen ersten Rastabschnitt und einen zweiten Rastabschnitt aufweist, wobei der erste Rastabschnitt durch einen ersten Durchbruch des Lagerschilds hindurchragt und den Lagerschild zur Ausbildung einer ersten Rastverbindung hintergreift, und wobei der zweite Rastabschnitt durch einen zweiten Durchbruch des Lagerschilds hindurchragt und den Lagerschild zur Ausbildung einer zweiten Rastverbindung hintergreift. Hierdurch kann eine mechanisch besonders robuste Befestigung der Leiterplatte an dem Lagerschild erreicht werden. Vorzugsweise sind der erste und/oder der zweite Rastabschnitt derart ausgebildet, dass die Rastabschnitte ein Lösen der ersten Rastverbindung beziehungsweise der zweiten Rastverbindung durch eine in Richtung der Leiterplatte auf die Rastabschnitte wirkende Kraft sperren. Beispielsweise weisen der erste und/oder der zweite Rastabschnitt hierzu jeweils eine Ausklinkung auf, durch die die Rastverbindung bereitgestellt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leiterplatte einen Durchbruch aufweist, und dass der erste Rastabschnitt durch den Durchbruch der Leiterplatte hindurchragt. Der erste Rastabschnitt ragt also sowohl durch den Durchbruch der Leiterplatte als auch durch den ersten Durchbruch des Lagerschildes hindurch. Vorzugsweise sind der Durchbruch der Leiterplatte und der erste Durchbruch des Lagerschildes derart angeordnet, dass sie miteinander fluchten. Verglichen mit einer Leiterplatte, die sich nur zwischen dem ersten und dem zweiten Rastabschnitt erstreckt, kann durch das Vorsehen des Durchbruchs die Dimensionierung der Leiterplatte vergrößert werden.
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Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung eine Distanzplatte auf, die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt und zwischen der Leiterplatte und dem Lagerschild angeordnet ist. Durch die Distanzplatte sind Leiterbahnen, die auf einer dem Lagerschild zugewandten Seite der Leiterplatte ausgebildet sind, von dem Lagerschild elektrisch isoliert. Vorzugsweise weist die Distanzplatte zumindest einen Ausrichtvorsprung auf, der zum Ausrichten der Leiterplatte an dem Lagerschild in einen Ausrichtdurchbruch des Lagerschilds eingreift. Vorzugsweise weist die Distanzplatte zumindest einen Ausrichtvorsprung auf, der zum Ausrichten der Leiterplatte an der Distanzplatte in einen Ausrichtdurchbruch der Leiterplatte eingreift. Vorzugsweise weist die Distanzplatte einen Durchbruch auf, durch den der erste Rastabschnitt des Befestigungselementes hindurchragt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine Sensoreinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Drehstellung des Rotors der elektrischen Maschine zu erfassen, und dass die Leiterplatte Teil der Sensoreinrichtung ist. Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung zusätzlich zu der Leiterplatte eine weitere Leiterplatte auf, auf der ein Sensorelement der Sensoreinrichtung ausgebildet ist. Entsprechend ist die weitere Leiterplatte als Sensorleiterplatte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Sensorleiterplatte ringscheibenförmig ausgebildet und koaxial zu dem Rotor angeordnet. Die Leiterplatte weist vorzugsweise eine Anschlusseinrichtung zur kommunikationstechnischen Verbindung mit dem Steuergerät auf. Insofern ist die Leiterplatte als Anschlussleiterplatte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Leiterplatte mit der weiteren Leiterplatte durch ein Kabel elektrisch verbunden, insbesondere durch ein Flachbandkabel.
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Der erfindungsgemäße Druckerzeuger für eine Bremsanlage weist eine Pumpeneinrichtung, eine Antriebseinrichtung zum Betätigen der Pumpeneinrichtung und ein Steuergerät zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung auf. Der Druckerzeuger zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 10 durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebseinrichtung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Druckerzeugers für eine Bremsanlage,
- 2 einen Lagerschild und eine Sensoreinrichtung einer Antriebseinrichtung des Druckerzeugers,
- 3 eine Schnittdarstellung im Bereich einer Leiterplatte der Sensoreinrichtung und
- 4a bis 4c verschiedene Montageschritte bei der Befestigung der Sensoreinrichtung an dem Lagerschild.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Druckerzeugers 1 für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Druckerzeuger 1 weist eine elektrische Antriebseinrichtung 2 auf. Die Antriebseinrichtung 2 weist ein Gehäuse 3 auf, das vorliegend einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. In dem Gehäuse 3 ist eine nicht erkenntliche elektrische Maschine der Antriebseinrichtung 2 angeordnet. Die elektrische Maschine weist einen drehbar gelagerten Rotor und einen gehäusefest angeordneten Stator mit einer mehrphasigen Motorwicklung auf. Der Rotor ist auf einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Antriebswelle der Antriebseinrichtung 2 drehfest angeordnet. Der Druckerzeuger 1 weist als Arbeitsmaschine eine Pumpeneinrichtung 5 mit zumindest einer Fluidpumpe auf. Das Gehäuse 3 der Antriebseinrichtung 2 ist durch mehrere Befestigungsmittel 6 an einem Gehäuse 7 der Pumpeneinrichtung 5 befestigt. Die Antriebswelle ist durch eine Getriebeeinrichtung derart mit der Fluidpumpe wirkverbunden, dass die Fluidpumpe durch die Antriebseinrichtung 2 beziehungsweise die elektrische Maschine betätigbar ist. Der Druckerzeuger 1 weist außerdem ein Steuergerät 8 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine auf. Die Pumpeneinrichtung 5 ist zwischen der Antriebseinrichtung 2 einerseits und dem Steuergerät 8 andererseits angeordnet.
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Zur Lagerung der Antriebswelle weist die Antriebseinrichtung 2 einen metallischen Lagerschild 9 auf. Der Lagerschild 9 ist der elektrischen Maschine zugeordnet und überdeckt die elektrische Maschine. Die Antriebseinrichtung 2 weist außerdem eine Sensoreinrichtung 10 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Drehstellung des Rotors der elektrischen Maschine zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 10 ist auf einer der Maschine zugewandten Seite 11 des Lagerschildes 9 angeordnet. Im Folgenden wird mit Bezug auf die 2 und 3 die Ausbildung des Lagerschildes 9 und der Sensoreinrichtung 10 näher erläutert. 2 zeigt hierzu eine perspektivische Darstellung des Lagerschildes 9 und der Sensoreinrichtung 10. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Sensoreinrichtung 10.
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Die Sensoreinrichtung 10 weist eine ringscheibenförmige Sensorleiterplatte 13 auf. Die Sensorleiterplatte 13 ist koaxial zu der Antriebswelle angeordnet und durch ein aus Kunststoff gefertigtes Trägerelement 14 an dem Lagerschild 9 befestigt. Auf einer von dem Lagerschild 9 abgewandten Seite 15 weist die Sensorleiterplatte 13 ein Sensorelement 16 auf. Vorliegend ist die Sensoreinrichtung 10 als induktiver Sensor 10 ausgebildet. Das Sensorelement 16 weist hierzu zumindest eine Senderspule 17 und zumindest eine Empfängerspule 18 auf, wobei die Spulen 17 und 18 als Leiterbahnen auf der von dem Lagerschild 9 abgewandten Seite 15 der Sensorleiterplatte 13 ausgebildet sind.
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Die Sensoreinrichtung 10 weist außerdem eine Leiterplatte 19 auf. Die Leiterplatte 19 ist beanstandet von der Sensorleiterplatte 13 an dem Lagerschild 9 angeordnet. Vorliegend ist die Leiterplatte 19 ringsegmentförmig ausgebildet. Dabei sind die Sensorleiterplatte 13 und die Leiterplatte 19 durch ein Kabel 20 miteinander elektrisch verbunden. Vorliegend ist das Kabel 20 als Flachbandkabel 20 ausgebildet. Die Leiterplatte 19 weist eine Anschlusseinrichtung 21 auf. Durch die Anschlusseinrichtung 21 ist die Sensoreinrichtung 10 mit dem Steuergerät 8 elektrisch verbunden oder verbindbar. Insofern ist die Leiterplatte 19 als Anschlussleiterplatte 19 ausgebildet. Vorliegend weist die Anschlusseinrichtung 21 mehrere Steckverbinder 45 auf. Die Antriebseinrichtung 2 weist eine aus Kunststoff gefertigte Steckerführung 46 in Form einer Führungshülse 46 auf. Die Steckerführung 46 umschließt die Steckverbinder 45 zumindest bereichsweise radial. Die Steckerführung 46 ist auf einer von der elektrischen Maschine abgewandten Seite 47 des Lagerschildes 9 angeordnet und an dem Lagerschild 9 verrastet.
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Zwischen dem Lagerschild 9 und der Leiterplatte 19 ist eine Distanzplatte 22 angeordnet. Die Distanzplatte 22 ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt, sodass Leiterbahnen, die auf einer dem Lagerschild 9 zugewandten Seite 50 der Leiterplatte 19 ausgebildet sind, durch die Distanzplatte 22 von dem Lagerschild 9 elektrisch isoliert sind. Der Lagerschild 9 weist mehrere Ausrichtdurchbrüche 51 auf. Die Distanzplatte 22 weist eine der Anzahl an Ausrichtdurchbrüchen 51 entsprechende Anzahl an Ausrichtvorsprüngen auf, wobei die Ausrichtvorsprünge in den Figuren nicht erkenntlich sind. Zum Ausrichten der Distanzplatte 22 greift jeder der Ausrichtvorsprünge in einen jeweils anderen der Ausrichtdurchbrüche 51 ein. Die Leiterplatte 19 weist mehrere Ausrichtdurchbrüche 23 auf. Vorliegend sind zwei Ausrichtdurchbrüche 23 vorhanden. Die Distanzplatte 22 weist eine der Anzahl an Ausrichtdurchbrüchen 23 sprechende Anzahl an Ausrichtvorsprüngen 24 auf. Zum Ausrichten der Leiterplatte 19 greift jeder der Ausrichtvorsprünge 24 in einen jeweils anderen der Ausrichtdurchbrüche 23 ein.
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Die Leiterplatte 19 ist durch ein metallisches Befestigungsmittel 25 an dem Lagerschild 9 befestigt. Vorliegend ist das Befestigungsmittel 25 als Rastmittel 25 beziehungsweise Rastklammer 25 ausgebildet. Das Rastmittel 25 weist einen ersten Rastabschnitt 26 und einen zweiten Rastabschnitt 27 auf. Der erste Rastabschnitt 26 ragt durch einen Durchbruch 28 der Leiterplatte 19, einen Durchbruch 29 der Distanzplatte 22 und einen ersten Durchbruch 30 des Lagerschildes 9 hindurch. Zur Ausbildung einer ersten Rastverbindung 31 hintergreift der erste Rastabschnitt 26 den Lagerschild 9. Der zweite Rastabschnitt 27 ragt durch einen zweiten Durchbruch 32 des Lagerschildes 9 hindurch und hintergreift den Lagerschild 9 zur Ausbildung einer zweiten Rastverbindung 33.
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Vorliegend weisen die Rastabschnitte 26 und 27 zur Ausbildung der Rastverbindungen 31 beziehungsweise 33 jeweils einen Grundkörper 34 und eine schräg zu dem Grundkörper 34 ausgerichtete Ausklinkung 35 auf. Die Ausklinkungen 35 weisen ein von der Leiterplatte 19 abgewandtes erstes Ende 36 und ein der Leiterplatte 19 zugewandtes zweites Ende 37 auf. Durch das erste Ende 36 sind die Ausklinkungen 35 an dem Grundkörper 34 der Rastabschnitte 26 beziehungsweise 27 angelenkt. Die zweiten Enden 37 der Ausklinkungen 35 liegen an einer von der Leiterplatte 19 abgewandten Anschlagsfläche 38 des Lagerschildes 9 an. Hierdurch werden die Rastverbindungen 31 und 33 bewirkt. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung der Ausklinkungen 35 wird ein Lösen der Rastverbindungen 31 und 33 durch eine in Richtung der Leiterplatte 19 auf die Rastabschnitte 26 und 27 wirkende Kraft gesperrt. Wirkt eine derartige Kraft auf die Rastabschnitte 26 und 27, so für die Kraft dazu, dass der Winkel zwischen den Grundkörpern 34 und den Ausklinkungen 35 vergrößert wird. Die Rastverbindungen 31 und 33 sind insofern lediglich durch ein spezielles Werkzeug lösbar.
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Das Befestigungsmittel 25 weist einen Vorsprung 40 auf, der in Richtung der Leiterplatte 19 vorsteht. Ist die Leiterplatte 19 wie in den 2 und 3 dargestellt durch das metallische Befestigungsmittel 25 an dem Lagerschild 9 befestigt, so beaufschlagt das Befestigungsmittel 25 mittels des Vorsprungs 40 die Leiterplatte 19 mit einer in Richtung des Lagerschildes 9 wirkenden Vorspannkraft. Zudem beaufschlagt das Befestigungsmittel 25 mittels der Ausklinkungen 35 den Lagerschild 9 mit einer in Richtung der Leiterplatte 19 wirkenden Vorspannkraft. Hierdurch wird eine mechanisch robuste und spielfreie Befestigung der Leiterplatte 19 an dem Lagerschild 9 bewirkt.
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Die Leiterplatte 19 weist auf einer von dem Lagerschild 9 abgewandten Seite 41 einen Masseanschluss 42 auf. Der Masseanschluss 42 ist derart angeordnet, dass der Vorsprung 40 des Befestigungsmittel 25 mit dem Masseanschluss 42 in Berührkontakt steht. Der Vorsprung 40 beaufschlagt also den Masseanschluss 42 mit der in Richtung des Lagerschildes 9 wirkenden Vorspannkraft. Weil das Befestigungsmittel 25 metallisch und insofern elektrisch leitfähig ist und mit dem Masseanschluss 42 und dem Lagerschild 9 in Berührkontakt steht, ist der Masseanschluss 42 durch das Befestigungsmittel 25 mit dem Lagerschild 9 elektrisch verbunden. Hierdurch wird eine elektrische Anbindung des Masseanschlusses 42 an eine elektrische Systemmasse erleichtert. Vorliegend ist der Masseanschluss 42 als Massefläche 42 ausgebildet. Vorzugsweise weist die Massefläche 42 eine galvanische Beschichtung auf. Vorzugsweise weisen auch der Vorsprung 40 des Befestigungsmittels 25 sowie die zweiten Enden 37 der Verklinkungen 35 eine galvanische Beschichtung auf. Vorzugsweise sind die Beschichtungen als Zinnbeschichtung, Silberbeschichtung oder Goldbeschichtung ausgebildet.
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Die 4a bis 4c veranschaulichen das Vorgehen bei der Befestigung der Sensoreinrichtung 10 an dem Lagerschild 9. Zunächst wird die Steckerführung 46 an dem Lagerschild 9 verrastet. Anschließend wird die Distanzplatte 22 an dem Lagerschild 9 vormontiert. Dann wird die Leiterplatte 19 an der Distanzplatte 22 vormontiert. Anschließend wird die Leiterplatte 19 durch das Befestigungsmittel 25 an dem Lagerschild 9 befestigt, wie vorstehend mit Bezug auf 3 beschrieben.
