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STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinbauvorrichtung, und insbesondere eine Sensoreinbauvorrichtung für Ultraschall-Sensoren in Kraftfahrzeugen.
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Zur Entkopplung zwischen einer aktiven Sensoreinrichtung, wie beispielsweise einem Ultraschall-Erzeuger in Form einer Membrantopf-Baugruppe, und einem Sensorgehäuse bzw. zwischen der aktiven Sensoreinrichtung und einer Sensoraufnahmeeinrichtung, z. B. in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, wird eine Trennung üblicherweise über eine Dämpfungseinrichtung, vorzugsweise einen Silikon-Ring, vorgenommen.
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Ein solcher üblicher Silikon-Entkopplungsring 10 ist in 3 dargestellt und einerseits an die Geometrie des Sensormembrantopfs 11 und andererseits an das Sensorgehäuse 14 bzw. in einer dafür konstruierten Sensoraufnahmeeinrichtung 12 angepaßt. Die Sensoreinrichtung 11, 14, beispielsweise ein Membrantopf mit einem aufgesteckten Silikon-Entkopplungsring 10, wird durch eine Öffnung in die Sensoraufnahmeeinrichtung 12, z. B. einen Einbauadapter (nur Bereich um Membrantopf dargestellt), eingesteckt und durch den Entkopplungsring 10 in der Öffnung zentriert. Die Sensoraufnahmeeinrichtung 12 ist in der Regel ein Kunststoff-Spritzteil, welches Toleranzschwankungen unterliegt.
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Um sowohl die Sensoraufnahmeeinrichtung 12 als auch die eigentliche Sensoreinrichtung 11, wie beispielsweise der Ultraschall-Erzeuger in Form eines Membrantopfes, farblich an deren Umgebung, z. B. in einer lackierten Stoßstange, anzupassen, werden diese beiden Elemente 11, 12 in der Regel mehrschichtig lackiert. Bei auftretenden Lackfehlern erfolgt auch eine Mehrfachlackierung. Der Lackaufbau besteht in der Regel mindestens aus drei Schichten, und zwar einer Grundierung, einem Farblack und einem farblosen Decklack. Die Grundierung füllt Unebenheiten aus und die Oberfläche des Decklacks ist geschlossen und glatt. Beim Lackauftrag, insbesondere an der Sensoraufnahmeeinrichtung 12, erstreckt sich die Lackschicht 13 bis über die Seitenflanke 19 der Sensoraufnahmeeinrichtung 12, d. h. bis in den Innenbereich der Auflagefläche 23 mit der Entkopplungseinrichtung 10.
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Insbesondere bei Mehrfachlackierungen aufgrund von Lackfehlern folgt daraus, daß im Bereich der Entkopplungseinrichtung 10, aufgrund der resultierenden Maßtoleranzen, unterschiedlich hohe Steckkräfte 21 zum Einfügen des Sensors 11 notwendig sind. Die Entkopplungseinrichtung 10, vorzugsweise ein Entkopplungsring aus einem schwingungsdämpfenden Material, wie Silikon, ist beispielsweise ein Spritzteil, dessen Oberflächen 15, 16 ebenfalls glatt ausgebildet ist. Bei der Endmontage der Sensoreinbauvorrichtung wird zuerst die Entkopplungseinrichtung 10 auf die Sensoreinrichtung 11 geschoben, wobei diese Einheit wiederum in die Sensoraufnahmeeinrichtung 12 gesteckt wird. Somit muß die Entkopplungseinrichtung 10 an der Wandung 19 der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 entlang bei der Montage in seine Endlage gleiten.
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Bei herkömmlichen Lösungen wird die Entkopplungseinrichtung 10 auf die Sensoreinrichtung 11 montiert und dann in die Sensoraufnahmeeinrichtung 12 eingeschoben und verrastet. Dabei soll die Entkopplungseinrichtung 10 auf den letzten Millimetern des Fügens den Sensor 11 im Einbaugehäuse 12 zentrieren und dazu an der Flanke 19 des Einbauadapters 12 entlanggleiten.
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Als nachteilhaft erweist sich jedoch die Tatsache, daß die glatte Lackoberfläche 13 an der Flanke und die glatte Silikonfläche 16 schlecht gegeneinander gleiten, so daß die Entkopplungseinrichtung 10 an ihrer Außenflanke 16 durch das Einschieben in die Sensoraufnahmeeinrichtung 12 stark gezogen bzw. deformiert wird, wie in 3 mit Bezugszeichen 24 verdeutlicht. Wird die Sensoreinrichtung nicht planparallel, sondern schräg in die Sensoraufnahmeeinrichtung eingedrückt, dann verstärken sich die Effekte einseitig.
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Problembehaftet ist des weiteren, wenn die Öffnung in der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 für die Sensoreinrichtung 11 am unteren Toleranzband liegt, d. h. die Öffnung minimal ist, da dann die Entkopplungseinrichtung 10 bereits an der Wandung 19 der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 anliegt, bevor sie vollständig in der Trägereinrichtung 12 eingerastet ist (Verrastung nicht dargestellt). Daraus resultiert, daß auf die Entkopplungseinrichtung 10 eine radiale Kraft wirkt, die ein Rutschen bzw. Gleiten der Seitenflanke 19 auf der Oberfläche 16 der Entkopplungseinrichtung 10 nicht zuläßt, und man mit erhöhter Kraft 21 die Sensoreinrichtung 11 in die Öffnung drücken muß, wobei die Entkopplungseinrichtung 10 und die Sensoreinrichtung 11 in deren Endlage latent entgegengesetzt der Montagerichtung aus der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 gedrückt werden.
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Mit Bezug auf 4 ist eine übliche Sensoreinbauvorrichtung mit einer Sensoraufnahmeeinrichtung 12, die mit einer Lackschicht 13 auf deren Oberseite und Seitenflanke 19 versehen ist, einer Sensoreinrichtung, die ebenfalls auf ihrer Oberseite und ihrer Seitenwand 20 mit einer Lackschicht 13 versehen ist, und mit einer Entkopplungseinrichtung 10 dargestellt.
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Wird die Sensoreinrichtung 11 mit aufgeschobener Entkopplungseinrichtung 10 bei der Montage in die Sensoraufnahmeeinrichtung 12 eingeschoben, wie mit Bezug auf 3 dargestellt, so liegt die Entkopplungseinrichtung 10 im allgemeinen auf einer Seite an der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 an. Insbesondere beim schrägen Einschieben drückt eine einseitige Kraft 23, bedingt durch die Montagekraft 21 und schräges Schieben, auf die Entkopplungseinrichtung 10.
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Eine solche Deformation an der Entkopplungseinrichtung 10 bzw. der lokale hohe Druck entsteht auch zwangsläufig dann, wenn sich die Sensoreinrichtung 11 der Endposition in der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 nähert. Die Zentrierung wird immer vollständiger und eine ringförmige Kraft, welche auf die Entkopplungseinrichtung 10 wirkt, baut sich auf. Die Kräfte weisen alle eine radiale Kraftkomponente in Richtung der Entkopplungseinrichtung 10 auf und haben eine Reibung zur Folge, welche die Entkopplungseinrichtung 10 an deren äußeren Flanke 19 nach hinten schiebt bzw. zieht.
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Folglich tritt das Problem nicht nur bei schräger Montage, sondern stets kurz bevor die Sensoreinrichtung 11 in seiner Endstellung einrastet, auf. Die Reibung ist für ein Gleiten zu groß, sodass zwischen der Entkopplungseinrichtung 10 und der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 der letzte Weg von dem Verrasten der Sensoreinrichtung 11 weitgehend nur noch durch Deformation der Entkopplungseinrichtung 10 überwunden wird. Im montierten Zustand können so Aufbauchungen 24 an der Entkopplungseinrichtung 10 auftreten, welche die bündige Optik der Sensoreinrichtung 11 in der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 stört. Darüber hinaus mindert lokaler hoher Druck in der Entkopplungseinrichtung 10 die Entkopplungseigenschaften.
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Über eine Zeitperiode betrachtet, rüttelt sich die Entkopplungseinrichtung 10 in ihre endgültige Lage, unter Ausgleichen der lokal begrenzten Bereiche hohen Drucks in der Entkopplungseinrichtung 10. Die Länge der Zeitperiode ist abhängig von den Toleranzen der Einbauöffnung, der Bewegung, wie beispielsweise Schlägen, welche auf die Sensoraufnahmeeinrichtung 12, z. B. einer Stoßstange, wirken, d. h. die Zeitperiode erstreckt sich in der Regel zwischen wenigen Minuten und mehreren Tagen. Während dieser Zeitperiode zeigt die Sensoreinrichtung 11 eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber den Messparametern, wobei ein Ausfall beispielsweise in der Stoßfängerendprüfung nicht auszuschließen ist, oder sie zeigt optische Auffälligkeiten am Fahrzeug, wie z. B. ein herausgedrückter Wulstabschnitt 24 der Entkopplungseinrichtung 10.
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Weiterhin ist aus der
DE 38 26 799 A1 ein Ultraschallwandler bekannt, bei dem ein topfförmiges Schwingelement an einem vorgefertigten Stopfen aus einem Silikonkautschuk gehalten ist, der in eine Aufnahmekammer eines Trägers eingepresst ist. Dieser Stopfen wirkt dabei als Halteelement und zugleich als Dämpfungselement für das Schwingelement mit einer auf einer Membran aufgebrachten Piezoscheibe. Darüber hinaus ist aus der
DE 196 01 656 A1 ein weiterer Ultraschallwandler bekannt, der zur Verringerung der Störanfälligkeit mit Dämpfungselementen versehen ist. Dabei wird ein Dämpfungskörper aus Silikonschaum vorgeschlagen, der durch einen Stopfen unter Vorspannung gegen einen Piezoschwinger und einen Boden des Resonatortopfes des entsprechenden Ultraschallwandlers wirkt.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Die erfindungsgemäße Sensoreinbauvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, daß die Reibung zwischen der Entkopplungseinrichtung und der lackierten Sensoreinrichtung bzw. zwischen der Entkopplungseinrichtung und der lackierten Sensoraufnahmeeinrichtung deutlich reduziert wird. Daraus folgert, daß die Entkopplungseinrichtung bereits bei der Endmontage der Sensoreinrichtung in der Sensoraufnahmeeinrichtung in seine endgültige und korrekte Endlage gleitet. Dadurch wird ein überhöhter Druck in der Entkopplungseinrichtung vermieden und bleibt folglich die Entkopplungseigenschaft zwischen der insbesondere aktiven Sensoreinrichtung und der Sensoraufnahmeeinrichtung von Anfang an erhalten.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im wesentlichen darin, zumindest eine Oberfläche einer Flanke der Entkopplungseinrichtung und/oder der Sensoraufnahmeeinrichtung und/oder der Sensoreinrichtung mit einer Reliefstruktur zu versehen. Durch ein solches künstliches Aufrauen bzw. Versehen mit einer genarbten Struktur wird eine verminderte Reibung der Innen- und/oder Außenfläche der Entkopplungseinrichtung zu den entsprechenden Kontaktflächen der Sensoreinrichtung bzw. der Sensoraufnahmeeinrichtung gewährleistet. Somit ist eine leichtere Montage der Sensoreinrichtung in der Sensoraufnahmeeinrichtung unter Vermeidung von lokalen Drucküberhöhungen in der Entkopplungseinrichtung und unter Beibehaltung der Entkopplungseigenschaften bzw. des optischen Erscheinungsbildes nach außen gewährleistet.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Sensoreinbauvorrichtung.
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Erfindungsgemäß sieht die Reliefstrutur eine angeraute Oberfläche und/oder eine genarbte Oberfläche vor. Dies hat den Vorteil, daß die Reliefstruktur fertigungstechnisch einfach erzeugt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung verlaufen die sich jeweils gegenüberliegenden Flanken der Sensoraufnahmeeinrichtung und der Entkopplungseinrichtung bzw. der Sensoreinrichtung und der Entkopplungseinrichtung im wesentlichen parallel zueinander. Dadurch wird ein guter Sitz der Sensoreinrichtung bzw. der Entkopplungseinrichtung in der Sensoraufnahmeeinrichtung ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Sensoreinrichtung im wesentlichen zylinderförmig gebildet. Dies ermöglicht eine einfach herzustellende bzw. zu montierende Anordnung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Entkopplungseinrichtung im wesentlichen ringförmig gebildet. Dies birgt den Vorteil eines guten Sitzes auf der vorzugsweise zylinderförmigen Sensoreinrichtung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Sensoraufnahmeeinrichtung eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung zur Aufnahme der Entkopplungseinrichtung und/oder der Sensoreinrichtung auf. Daraus resultiert eine kostengünstige Herstellung und eine einfache Montage.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sieht die Sensoreinrichtung einen aktiven Sensor zur Abstandsdetektion vor, welcher insbesondere ein Ultraschallsensor ist. Dadurch kann ein bekanntes Abstandsmessungssystem unter geringem Aufwand mit günstigeren Eigenschaften versehen werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die Entkopplungseinrichtung aus einem schwingungsdämpfenden Material, insbesondere Silikon. Dies birgt den Vorteil einer kostengünstig herstellbaren Entkopplungseinrichtung mit guten Entkopplungseigenschaften.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Sensoreinrichtung und/oder die Sensoraufnahmeeinrichtung mit einer insbesondere glatten Lackschicht versehen. Dadurch wird eine farbliche Anpassung der Sensoraufnahmeeinrichtung und der Sensoreinrichtung an die Umgebung des Einbauortes, wie z. B. einer Stoßstange, ermöglicht.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Montage;
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2 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand;
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3 eine schematische Querschnittsansicht einer üblichen Sensoreinbauvorrichtung bei der Montage; und
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4 eine schematische Querschnittsansicht einer üblichen Sensoreinbauvorrichtung direkt nach der Montage.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Montage.
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In 1 ist eine Entkopplungseinrichtung 10 dargestellt, welche auf einer Sensoreinrichtung 11 sitzt, wobei beide Einrichtungen 10, 11 in eine Sensoraufnahmeeinrichtung 12 einzufügen sind. Die Entkopplungseinrichtung 10 besteht vorzugsweise aus einem schwingungsdämpfenden Material, wie beispielsweise Silikon, und nimmt insbesondere die Form eines mit einer Bohrung versehenen Kegelstumpfes ein. Der Bohrungsdurchmesser der Entkopplungseinrichtung 10 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser der vorzugsweise mit einer Lackschicht 13 versehenen Sensoreinrichtung 11.
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Die vorzugsweise aktive Sensoreinrichtung 11, z. B. der Membrantopf eines Ultraschall-Sensors, sitzt auf einem Sensorgehäuse 14. Die Sensoraufnahmeeinrichtung 12, vorzugsweise ein Einbauadapter beispielsweise für einen Stoßfänger, ist ebenfalls mit einer insbesondere mehrschichtigen Lackschicht 13 versehen. Die Öffnung in der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 entspricht im wesentlichen den Außenabmessungen der Entkopplungseinrichtung 10, so daß eine Passung ohne Spiel vorgesehen ist. Sowohl die Innenfläche 15 der bohrungsförmigen Ausnehmung in der Entkopplungseinrichtung 10 wie auch die seitliche Außenfläche 16 der Entkopplungseinrichtung 10 weist eine Reliefstruktur 17, 18 auf, welche angeraut und/oder mit einer genarbten Struktur versehen ist.
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Durch das Versehen der Entkopplungseinrichtungsflächen 15, 16 mit einer Reliefstruktur 17, 18, vorzugsweise durch Aufrauen der Flächen 15, 16, wird die Reibung bei der Montage herabgesetzt. Die verminderte Reibung an der Innenwand 15 zwischen der Entkopplungseinrichtung 10 und der Sensoreinrichtung 11 erleichtert das Aufschieben der Entkopplungseinrichtung 10 auf die Sensoreinrichtung 11 und ermöglicht ein Rutschen der Entkopplungseinrichtung 10 in die vorbestimmte Endposition beim Stecken der Sensoreinrichtung 11 in die Sensoraufnahmeeinrichtung 12, auch falls diese nicht korrekt vormontiert wurde.
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Die verminderte Reibung an der Außenwand 16 der Entkopplungseinrichtung aufgrund der Reliefstruktur 18 führt zu einem besseren Gleiten und Zentrieren der Sensoreinrichtung 11 zusammen mit der Entkopplungseinrichtung 10 bei der Montage in der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 und verhindert dadurch eine erhöhte Pressung der Entkopplungseinrichtung 10. Folglich ist die Zentrierung der Sensoreinrichtung 11 durch die Herabsetzung der Reibung an den Seitenflächen 15, 16 zu der insbesondere mit einem glatten Lack 13 versehenen Seitenfläche 19 der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 und einer ebenfalls vorzugsweise mit einer glatten Lackschicht 13 versehenen Seitenwand 20 der Sensoreinrichtung 11 verbessert.
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Die Kraft 21 zum Montieren der erfindungsgemäßen Sensoreinbauvorrichtung ist durch die verminderte Reibungskraft 22, welche an der Berührungsfläche 23 angreift, folglich ebenfalls gering.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand.
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In 2 ist im wesentlichen die Anordnung gemäß 1 dargestellt, wobei die Montage jedoch abgeschlossen ist. Die mit der Reliefstruktur 18 versehene äußere Seitenwand 16 der Entkopplungseinrichtung 10 liegt der insbesondere mit einer mehrschichtigen Lackschicht 13 versehenen Seitenwand 19 der Sensoraufnahmeeinrichtung 12 parallel gegenüber. Auch die mit einer Reliefstruktur 17 versehene innere Seitenwand 15 der Entkopplungseinrichtung 10 liegt der Seitenwand 20 der vorzugsweise mit einer Lackschicht 13 versehenen Sensoreinrichtung 11 parallel gegenüber. Die Reliefstrukturen 17, 18 der vorzugsweise angerauten Flächen 15, 16 sind nach der Montage nicht sichtbar und treten somit optisch nach außen nicht in Erscheinung.
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Die Reliefstrukturen 17, 18 weisen vorzugsweise auf deren angerauter/genarbter Oberfläche Freiräume bzw. kleine Hohlräume auf, in die das vorzugsweise elastische Material der Entkopplungseinrichtung 10 bei leichtem Druck ausweichen kann. Dadurch vermindert sich der Druck in der Entkopplungseinrichtung 10 ebenfalls und die Funktionssicherheit wird erhöht. Darüber hinaus ist vorzugsweise eine ungleichmäßige Struktur, genauer eine Narbung, vorgesehen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Zur Herabsetzung der Reibung zwischen den Seitenwänden der Entkopplungseinrichtung und der Sensoraufnahmeeinrichtung bzw. der Sensoreinrichtung kann ebenfalls die Oberfläche der Seitenwand der Sensoraufnahmeeinrichtung und/oder die Oberfläche der Seitenwand der Sensoreinrichtung mit einer Reliefstruktur, vorzugsweise einer Narbung oder einer gewissen Rauhigkeit, versehen werden. Damit weisen die sich jeweils gegenüberliegende Seiten jeweils eine gewisse Rauhigkeit auf, oder aber die Entkopplungseinrichtung weist glatte Seitenflächen auf.
