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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein elastisches Element zur Anbringung einer Sensorvorrichtung mit
einem. Vorstehungsabschnitt.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung
hat in der japanischen ungeprüften
Patentoffenlegungsschrift Nr. H10-122914 (US-Patent Nr. 5,945,606)
ein elastisches Element zur Anbringung einer Sensorvorrichtung mit
einem Vorstehungsabschnitt in einem Durchgangsloch eines Sensoranbringungselementes
mittels Anbringung durch einmalige Berührung offenbart.
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Wie in 5A dargestellt
ist, besitzt das elastische Element 1 zur Anbringung einer
Sensorvorrichtung 2 einen Hohlraumabschnitt 40 zur
Anbringung eines Sensorvorstehungsabschnitts 3 der Sensorvorrichtung 2.
Das elastische Element 1 wird durch einstückiges Ausformen
(molding) eines vorderen Endabschnitts 6, der eine vordere
Endvorstehung 9 und einen vorderen Endflansch 10 aufweist, eines
Zwischenabschnitts 7, der einen kegelförmigen Abschnitt 13,
der einen Teil des Sensorvorstehungsabschnitts 3 bedeckt,
und eine Zwischenvorstehung 14 enthält, und eines hinteren Endabschnitts 8,
der einen hinteren Endflansch 17 aufweist, ausgebildet. Das
elastische Element 1 zur Anbringung der Sensorvorrichtung 2 wird
hilfsweise auf dem Sensorvorstehungsabschnitt 3 der Sensorvorrichtung 2 montiert
und in ein Durchgangsloch 5 eines Sensoranbringungselements 4 eingeführt. Nachdem
der vordere Endflansch 10 durch das Durchgangsloch 5 geführt wurde,
wie es in 5B dargestellt
ist, sind der vorde re Endflansch 10 und der hintere Endflansch 17 am
offenen Endumfangsabschnitt des Durchgangslochs 5 verriegelt,
so daß die
vordere Endvorstehung 9 in eine Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 eingreift. Dadurch ist die
Sensorvorrichtung 2 fest am Sensoranbringungselement 4 angebracht.
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Wenn der Zwischenabschnitt 7 des
elastischen Elements 1 zur Anbringung der Sensorvorrichtung 2 jedoch
so ausgebildet ist, daß die
Länge des innere
Umfangsoberfläche
des Durchgangslochs 5 berührenden Zwischenabschnitts 7 gleich
dem oberen Toleranzgrenzwert ist, entsteht eine Lücke zwischen
dem Sensoranbringungselement 4 und dem elastischen Element 1,
wie es in 5D dargestellt ist.
Wenn bei Vorhandensein der oben beschriebenen Lücke eine Vibration auftritt,
vibriert ebenfalls das elastische Element 1 zur Anbringung
der Sensorvorrichtung 2. Daher kann das elastische Element 1 ermüden, brechen
oder ähnliches,
so daß die
Sensorvorrichtung 2 abfällt.
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Wenn das Durchgangsloch 5 des
Sensoranbringungselements 4 außerdem so ausgebildet ist, daß der Durchmesser
des Durchgangslochs 5 gleich dem unteren Toleranzgrenzwert
ist, wie in 5C dargestellt
ist, kehrt die vordere Endvorstehung 9 des elastischen
Elements 1 zur Anbringung der Sensorvorrichtung 2 nicht
zur Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 zurück. Daher kann die zum Halten
der Sensorvorrichtung 2 benötigte Haltekraft nicht erreicht
werden, so daß die
Sensorvorrichtung 2 abfallen kann.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein elastisches Element zur Anbringung einer Sensorvorrichtung anzugeben,
die eine große Haltekraft
zum Halten der Sensorvorrichtung aufweist. Eine andere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor anzugeben, der ein elastisches
Element zur Anbringung einer Sensorvorrichtung mit einer großen Haltekraft
zum Halten der Sensorvorrichtung aufweist.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Abhängige
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
gerichtet.
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Das elastische Element bringt eine
Sensorvorrichtung mit einem Sensorvorstehungsabschnitt in einem
Durchgangsloch eines Sensoranbringungselements derart an, daß das elastische
Element hilfsweise am Sensorvorstehungsabschnitt montiert und zusammen
mit dem Sensorvorstehungsabschnitt in das Durchgangsloch eingeführt wird,
so daß die
Sensorvorrichtung durch das elastische Element am Sensoranbringungselement
angebracht wird. Das elastische Element enthält einen Hohlraumabschnitt mit
einer inneren Umfangsoberfläche
zur hilfsweisen Montage am Sensorvorstehungsabschnitt und einen hinteren
Endabschnitt mit einem hinteren Endflansch und einem Wulstabschnitt.
Der hintere Endflansch steht von einer äußeren Umfangsoberfläche des
hinteren Endabschnitts zur Verriegelung an einem Umfangsabschnitt
eines Endes des Durchgangslochs vor. Der Wulstabschnitt ist elastisch
verformbar und steht entweder von einer oder beiden Oberflächen einer
Oberfläche
des hinteren Endflansches, die der Sensorvorrichtung gegenüberliegt,
und einer Oberfläche
des hinteren Endflansches, die dem Sensoranbringungselement gegenüberliegt,
vor.
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Wenn das elastische Element nach
dem Stand der Technik so ausgebildet ist, daß die Länge des das Sensoranbringungselement
berührenden Abschnitts
des elastischen Elements (die Länge
des Zwischenabschnitts) gleich der oberen Konstruktionstoleranzgrenze
ist und z.B. die Dicke des Sensoranbringungselements einem Konstruktionswert entspricht,
entsteht eine Lücke
zwischen dem elastischen Element und dem Sensoranbringungselement,
nachdem die Sensorvorrichtung durch das elastische Element auf dem
Sensoranbringungselement montiert wurde. Wenn das Sensoranbringungselement
nach dem Stand der Technik so ausgebildet ist, daß der Durchmesser
des Durchgangslochs des Sensoranbringungselements gleich der oberen
Toleranzgrenze ist und z.B. der äußere Durchmesser
des Zwischenabschnitts des elastischen Elements einem Konstruktionswert
entspricht, entsteht ebenfalls eine Lücke zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Durchgangslochs
und der äußeren Umfangsoberfläche des
elastischen Elements, nachdem die Sensorvorrichtung durch das elastische
Element auf dem Sensoranbringungselement montiert wurde. Wenn bei
Vorhandensein einer derartigen Lücke
eine Vibration auftritt, vibriert auch das elastische Element, und somit
kann das elastische Element ermüden,
brechen oder ähnliches.
Deshalb kann die Sensorvorrichtung abfallen.
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Um das obige Problem zu lösen, wird
erfindungsgemäß ein elastisch
verformbarer vorstehender Wulstabschnitt am hinteren Endflansch
ausgebildet. Dieses führt
dazu, daß während der
Montage der Wulstabschnitt am hinteren Endflansch durch die Sensorvorrichtung
unter Druck gesetzt und elastisch verformt wird, so daß das Sensoranbringungselement
zwischen dem Wulstabschnitt oder dem hinteren Endflansch mit dem
darauf ausgebildeten Wulstabschnitt und dem vorderen Endflansch
angeordnet und befestigt wird. Somit wird die Haltekraft zum Halten
der Sensorvorrichtung erhöht.
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Der Wulstabschnitt ist vorzugsweise
einstückig
mit dem hinteren Endflansch ausgeformt. In diesem Fall weist der
Wulstabschnitt eine vorstehende Gestalt auf, so daß eine Belastung
auf die vorstehenden Abschnitte wirkt. Daher wird der Wulstabschnitt aus
Haltbarkeitsgründen
vor zugsweise durch ein einstückiges
Ausformungsverfahren ausgebildet. Außerdem ermöglicht das einstückige Ausformen
eine Verringerung der Kosten.
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Das elastische Element ist vorzugsweise drehsymmetrisch
um eine Mittelachse des elastischen Elements, wobei die Mittelachse
längs einer Richtung
zur Einführung
des Sensorvorstehungsabschnitts verläuft. Wenn das elastische Element
drehsymmetrisch ausgebildet ist, ist das elastische Element von
seiner Struktur her widerstandsfähig.
Da außerdem
der Wulstabschnitt im Gleichgewicht angeordnet ist, wird verhindert,
daß die
Sensorvorrichtung am Sensoranbringungselement schräg installiert
wird.
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Vorzugsweise ist die Höhe des Wulstabschnitts
von der Oberfläche
des hinteren Endflansches gleich der Gesamtlänge, die sich durch Addieren
eines vorbestimmten Spielraums und eines oberen Toleranzgrenzwertes
für die
Länge eines
die innere Umfangsoberfläche
des Durchgangsloches berührenden
Teils des elastischen Elements ergibt. Eine mögliche Ursache für die Entstehung
einer Lücke
zwischen dem elastischen Element und dem Sensoranbringungselement
besteht darin, daß das elastische
Element so ausgebildet ist, daß die
Länge des
die innere Umfangsoberfläche
des Durchgangslochs im Sensoranbringungselement (die Länge des Zwischenabschnitts)
berührenden
Abschnitts des elastischen Elements gleich dem oberen Toleranzgrenzwert
ist. Daher wird ein vorbestimmter Spielraum zum oberen Toleranzgrenzwert
für die
Länge des
die innere Umfangsoberfläche
des Durchgangslochs berührenden
Abschnitts des elastischen Elements addiert, wobei eine Abweichung
(Toleranz) der Dicke des Sensoranbringungselements berücksichtigt
wird. Ist die Länge
des Wulstabschnitts gleich dieser oben beschriebenen Länge, kann
die Haltekraft zum Halten der Sensorvorrichtung erhöht werden und
das elastische Element das Sensoranbringungselement halten.
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Der Zwischenabschnitt enthält weiterhin
vorzugsweise einen Dickenabschnitt, der zwischen der Zwischenvorstehung
und dem hinteren Endflansch angeordnet ist, wobei die Dicke des
Dickenabschnitts dicker als die Dicke des Zwischenabschnitts ist.
Herkömmlicherweise
ist das Sensoranbringungselement so ausgebildet, daß der Durchmesser
seines Durchgangslochs gleich dem unteren Toleranzgrenzwert ist,
und das elastische Element, bei dem der Außendurchmesser des Zwischenabschnitts
größer als
der Durchmesser des Durchgangslochs ist, wird hilfsweise an der
Sensorvorrichtung montiert und in das Durchgangsloch eingeführt, so
daß das
vordere Ende des Sensorvorstehungsabschnitts von dem vorderen Ende
des elastischen Elements vorsteht. Dabei ist die zwischen dem Sensoranbringungselement
und der inneren Umfangsoberfläche
des Durchgangslochs oder des Sensorvorstehungsabschnitts erzeugte
Reibkraft groß,
und die vordere Endvorstehung des elastischen Elements kehrt nicht
zur Konkavität
des Sensorvorstehungsabschnitts zurück, womit die benötigte Haltekraft
nicht erreicht wird. Daher kann die Sensorvorrichtung abfallen.
Jedoch wird dadurch, daß der
Dickenabschnitts dicker als der Zwischenabschnitt zwischen der Zwischenvorstehung
und dem hinteren Endflansch ausgebildet wird, die das elastisch
verformte elastische Element wiederherstellende Reaktionskraft erhöht, und
es ist möglich,
daß die
vordere Endvorstehung des elastischen Elements von dem vorderen
Ende des Sensorvorstehungsabschnitts zur Konkavität zurückkehrt und
in die vordere Endvorstehung mit der Konkavität eingreift. Daher kann die
Haltekraft zum Halten der Sensorvorrichtung erhöht werden.
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Die Dicke des Dickenabschnitts ist
vorzugsweise gleich oder kleiner als die Dicke der Zwischenvorstehung.
Dieses ist darin begründet,
daß, wenn die
Dicke des Dickenabschnitts gleich oder kleiner als die Dicke des
Zwi schenabschnitts ist, keine ausreichende Reaktionskraft zur Rückkehr der
vorderen Endvorstehung zur Konkavität des Sensorvorstehungsabschnitts
erhalten werden kann. Da außerdem,
wenn die Dicke des Dickenabschnitts dicker als die Dicke der Zwischenvorstehung
ist, vom elastisch verformbaren Bereich abgewichen wird, so daß das elastische
Element zerbrechen etc. kann. Daher kann durch Ausbilden des Dickenabschnitts
derart, daß die
Dicke des Dickenabschnitts innerhalb des oben beschriebenen Bereiches
liegt, die vordere Endvorstehung durch die Reaktionskraft von dem vorderen
Ende des Sensorvorstehungsabschnitts zur Konkavität zurückkehren.
Diese Reaktionskraft rührt von
der erhöhten
Dicke der vorderen Endvorstehung her, so daß die vordere Endvorstehung
in die Konkavität
eingreifen kann. Somit wird die Haltekraft zum Halten der Sensorvorrichtung
erhöht.
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Außerdem enthält ein Sensor eine Sensorvorrichtung
mit einem Sensorvorstehungsabschnitt, ein Sensoranbringungselement
mit einem Durchgangsloch und ein elastisches Element zur Anbringung
der Sensorvorrichtung in dem Durchgangsloch derart, daß das elastische
Element hilfsweise am Sensorvorstehungsabschnitt montiert und zusammen
mit dem Sensorvorstehungsabschnitt in das Durchgangsloch eingeführt wird,
so daß die
Sensorvorrichtung durch das elastische Element am Sensoranbringungselement
angebracht wird.
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Im obigen Sensor wird die Sensorvorrichtung durch
das elastische Element mit einer großen Haltekraft zum Halten der
Sensorvorrichtung angebracht.
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Obige und weitere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden
genauen Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
schematischen Querschnitt eines elastischen Elements und eines Sensoranbringungselements
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 einen
Querschnitt einer Sensorvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
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3A bis 3C Querschnitte zur Erläuterung eines
Verfahrens zur Anbringung der Sensorvorrichtung am Sensoranbringungselement
mit dem elastischen Element gemäß der bevorzugten
Ausführungsform,
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4 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
einen Querschnitt der Sensorvorrichtung, die am Sensoranbringungselement
mit dem elastischen Element angebracht ist, und
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5A bis 5D Querschnitte zur Erläuterung eines
Verfahrens zur Anbringung einer Sensorvorrichtung an einem Sensoranbringungselement
mit einem elastischen Element gemäß dem Stand der Technik.
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1 zeigt
einen Querschnitt, der ein elastisches Element 1 zur Anbringung
einer Sensorvorrichtung 2 darstellt, das an einem Sensorvorstehungsabschnitt 3 einer
Sensorvorrichtung 2 installiert und hilfsweise montiert
ist. Das elastische Element 1 wird zusammen mit dem Sensorvorstehungsabschnitt 3 in
ein Durchgangsloch 5 eingeführt. Das Durchgangsloch 5 ist
in einem Sensoranbringungselement 4 ausgebildet. Wenn die
Installation der Sensorvorrichtung 2 am Sensoranbringungselement 4 beendet
ist, hält
das elastische Element 1 die Sensorvorrichtung 2 im
Durchgangsloch 5 fest.
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Das elastische Element 1 besitzt
einen Hohlraumabschnitt 40, in den der Sensorvorstehungsabschnitt 3 der
Sensorvorrichtung 2 eingeführt ist, und ist drehsymmetrisch
zur Mittellinie in Richtung der Einführung des Sensorvorstehungsabschnitts 3 ausgebildet,
wie es durch einen Pfeil angezeigt ist. Das elastische Element 1 besteht
aus einem vorderen Endabschnitt 6, einem Zwischenabschnitt 7 und
einem hinteren Endabschnitt 8 und ist einstückig aus H-NBR
(Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, das als Additiv Wasserstoff enthält) ausgebildet,
das eine elastisch verformbare selbstschmierende Komponente enthält (d.h.
der H-NBR ist mit einer Schmierkomponente geknetet). Zusätzlich können verschiedene Kautschuke
wie z.B. Silikonkautschuk, fluorhaltiger Kautschuk, Acrylkautschuk
und NBR für
das elastische Element 1 verwendet werden. Es kann ein
beliebiges anderes Material für
das Material des elastischen Elements 1 verwendet werden,
so lange das Material eine geeignete Elastizität aufweist. Obwohl der mit
der Schmierkomponente geknetete Kautschuk für das elastische Element 1 verwendet
wird, kann die Anbringung durch Aufnahme von Materialien erleichtert
werden, die eine Schmierkomponente für die äußere Umfangsoberfläche des
Sensorvorstehungsabschnitts 3, die inneren und äußeren Umfangsoberflächen des
elastischen Elements 1, die innere Umfangsoberfläche des
Durchgangslochs 5 und ähnliches
enthalten, um die Reibung zwischen dem Sensorvorstehungsabschnitt 3,
dem elastischen Element 1 und dem Durchgangsloch 5 ohne
Kneten der Schmierkomponente zu verringern.
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Der vordere Endabschnitt 6 besteht
aus einer vorderen Endvorstehung 9 und einem vorderen Endflansch 10.
Die vordere Endvorstehung 9 ist als eine ringförmige Vorstehung
an der inneren Umfangsoberfläche
des vorderen Endabschnitts 6 ausgebildet. Der vordere Endflansch 10 steht
von dessen äußerer Umfangsoberfläche vor.
In dem in
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1 dargestellten
hilfsweise montierten Zustand ist das vordere Ende des Sensorvorstehungsabschnitts 3 an
der hinteren Endseite der vorderen Endvorstehung 9 des
elastischen Elements 1 verriegelt.
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Der Zwischenabschnitt 7 bedeckt
ein oberes Ende 11 und einen Teil einer Welle 12 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 und besteht aus einem kegelförmigen Abschnitt 13,
einer Zwischenvorstehung 14 und einem Dickenabschnitt 15.
Die äußere Umfangsoberfläche und
die innere Umfangsoberfläche
des kegelförmigen
Abschnitts 13 sind kegelförmig. Die Zwischenvorstehung 14 ist
ringförmig
an der inneren Umfangsoberfläche
des Zwischenabschnitts 7 ausgebildet. Der Dickenabschnitt 15 ist
zylinderförmig und
zwischen der Zwischenvorstehung 14 und dem hinteren Endabschnitt 8 angeordnet.
Obwohl der kegelförmige
Abschnitt 13 kegelförmig
ist, muß dieser Abschnitt
nicht notwendigerweise kegelförmig
sein, sondern kann auch zylindrisch sein. In dem in 1 dargestellten hilfsweise montierten
Zustand greift die Zwischenvorstehung 14 in eine Konkavität 16 der Sensorvorrichtung 2 ein.
Die Konkavität 16 ist
zwischen dem oberen Ende 11 und der Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 ausgebildet.
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Der hintere Endabschnitt 8 besteht
aus einem hinteren Endflansch 17 und einem Wulstabschnitt 18.
Der hintere Endflansch 17 steht von dessen äußerer Umfangsoberfläche vor
und ist am Umfangsabschnitt des offenen Endes des Sensoranbringungselements 4 verriegelt.
Der Wulstabschnitt 18 ist auf der Oberfläche des
hinteren Endflansches 17 zur Berührung der Sensorvorrichtung 2 ausgebildet
und bildet eine Vorstehung. Der Wulstabschnitt 18 kann an
der Oberfläche
des hinteren Endflansches 17 zur Berührung des Sensoranbringungselement 4 oder
an beiden Oberflächen
ausgebildet sein.
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Hinsichtlich der Konstruktionswerte
einzelner Teillängen
ist die Dicke der vorderen Endvorstehung 9 im wesentlichen
gleich der Breite der Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3, und der Abstand zwischen
dem vorderen Endflansch 10 und dem hinteren Endflansch 17 (die
Länge des
Zwischenabschnitts 7) ist im wesentlichen gleich der Dicke
des Sensoranbringungselements 4. Außerdem ist die Gesamtlänge aus
dem Zwischenabschnitt 7 und dem hinteren Endabschnitt 8 des
elastischen Elements 1 im wesentlichen gleich oder vorzugsweise
etwas größer als
die Länge
der Welle 12 der Sensorvorrichtung 2 in Richtung
der Einführung
in das Durchgangsloch 5. Daher wird die Sensorvorrichtung 2 durch
das elastische Element 1 fest am Sensoranbringungselement 4 befestigt.
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Zusätzlich ist das elastische Element 1 so ausgebildet,
daß der äußere Durchmesser
des vorderen Endes des vorderen Endabschnitts 6 im wesentlichen
gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser des Durchgangsloches 5 ist,
womit die Einführung
des elastischen Elementes 1 in das Durchgangsloch 5 erleichtert
wird. Der Durchmesser über die
innere Umfangsoberfläche
des Dickenabschnitts 15 des elastischen Elements 1 ist
im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser
der Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnitts 3,
und der Durchmesser über
die äußere Umfangsoberfläche des
Dickenabschnitts 15 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser
des Durchgangslochs 5.
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Die Sensorvorrichtung 2 dieser
Ausführungsform
wird zum Beispiel für
eine Drucksensorvorrichtung verwendet, die zur Messung des Einlaßdruckes
von Kraftfahrzeugen geeignet ist. Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Sensorvorrichtung 2 eine
ausgeformte (molded) IC 19 als elektrisches Element zur
Druckerfassung, die in einem Sensorgehäuse 20 untergebracht
ist.
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In der ausgeformten IC 19 ist
ein Halter 21 ausgebildet, und in der Halterung 21 befindet
sich ein Sensorelement 22 zur Druckerfassung, das darin
gehalten wird. Die ausgeformte IC 19 wird zum Zwecke des
Schutzes durch Bedecken einer Signalverarbeitungs-IC 23 und
Leitungsrahmen 24 mit einem Formharz 25 wie z.
B. einem Epoxidharz ausgebildet. Die Signalverarbeitungs-IC 23 verstärkt die
Signale des Sensorelements 22. Die Leitungsrahmen 24 geben die
Signale aus.
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Das Sensorelement 22 ist
so angeordnet, daß dessen
Druckerfassungsoberfläche
zur Aufnahme eines Druckes in der Öffnung der Halterung 21 angeordnet
ist, und das Sensorelement 22 und die Leitungsrahmen 24 sind
unter Verwendung von Drähten 26 aus
Gold oder ähnlichem
durch Drahtverbindung elektrisch miteinander verbunden. Das Sensorelement 22 ist
z. B. durch Ausbilden mehrerer auf einer auf einem Siliziumeinkristallsubstrat
ausgebildete Membran verteilter Widerstände und Verbinden dieser Widerstände in einer
Brücke
aufgebaut. Das Siliziumeinkristallsubstrat ist mit einem Sitz 27 aus zum
Beispiel Glas durch ein Glasverbindungsverfahren oder ähnlichem
verbunden. Der Sitz 27 ist durch Silikonharz oder ähnliches
mit der Bodenfläche
des Halters 21 verbunden.
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Das Sensorgehäuse 20 ist aus einem
Hochtemperaturharz wie z. B. PPS (Polyphenylensulfid), PBT (Polybutylenterephthalat)
oder ähnlichem
ausgebildet. Die Leitungsrahmen 24 sind mit einem Verbinderstift 28 zur
Verbindung mit einer äußeren Verarbeitungsschaltung
(nicht gezeigt) elektrisch verbunden. Der Bereich um den Verbindungspunkt
ist mit einem Pottingmaterial 29 abgedichtet. Der Sensorvorstehungsabschnitt 3,
der aus einem Hochtemperaturharz wie z. B. PPS oder PBT besteht,
ist durch einen Klebstoff 30 am Sensorgehäuse 20 angebracht.
Im Sensorvorstehungsabschnitt 3 ist ein Druckeinlaßanschluß 31 zum
Einlassen eines Druckes zur Druckerfassungsoberfläche des
Sensorelementes 22 ausgebildet, und der Sensorvorstehungsabschnitt 3 kann
zusammen mit dem elastischen Element 1 durch Eingreifen
der Zwischenvorstehung 14 des elastischen Elementes 1 in
die zwischen dem oberen Ende 11 und der Welle 12 ausgebildeten
Konkavität
in das Durchgangsloch 5 des Sensoranbringungselementes 4 eingeführt werden.
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Wenn bei der oben beschriebenen Konstruktion
ein Druck in Richtung eines in der 2 dargestellten
Pfeiles wirkt, wird ein Meßobjekt
durch den Druckeinlassanschluß 31 im
Sensorvorstehungsabschnitt 3 zur Druckerfassungsoberfläche des
Sensorelementes 22 im Sensorgehäuse 20 übertragen. Dann
verformt sich die Membran des Sensorelementes 22 entsprechend
dem Druck des Meßobjektes. Der
Wert der der Verformung entsprechenden Änderung des Widerstandes der
verteilten Widerstände (nicht
gezeigt) wird als Ausgangsspannung der Brückenschaltung abgenommen, in
der Signalverarbeitungs-IC 23 verstärkt und dann durch die Leitungsrahmen 24 und
die Verbinderstifte 28 an die äußere Verarbeitungsschaltung
(nicht gezeigt) ausgegeben.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf die 3A bis 3C, die schrittweise Querschnitte bilden,
das Verfahren zur Installation der Sensorvorrichtung 2 gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben.
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Wie in 3A dargestellt
ist, stellt ein erster Schritt einen Prozeß dar, bei dem das elastische
Element 1 hilfsweise am Sensorvorstehungsabschnitt 3 der
Sensorvorrichtung 2 montiert wird. Der Sensorvorstehungsabschnitt 3 wird
vom oberen Ende 11 ausgehend in einer Richtung vom hinteren
Endabschnitt 8 zum vorderen Endabschnitts 6 des
hohlen elastischen Elementes 1 eingeführt.
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Dann greift die Zwischenvorstehung 14 des elastischen
Elements 1 in die Konkavität 16 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 ein,
und das vordere Ende des oberen Endes 11 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 wird
in der vorderen Endvorstehung 9 des elastischen Elements 1 gehalten,
so daß das elastische
Element 1 hilfsweise montiert ist, damit es gehalten und
daran gehindert wird, vom Sensorvorstehungsabschnitt 3 abzufallen.
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Nach der Beendigung des ersten Schrittes wird
wie in 3B dargestellt
ein zweiter Schritt ausgeführt.
Der zweite Schritt stellt einen Prozeß dar, bei dem das elastische
Element 1 und der Sensorvorstehungsabschnitt 3 der
Sensorvorrichtung 2, die hilfsweise zusammenmontiert sind,
in das Durchgangsloch 5 in das Sensoranbringungselement 4 eingeführt werden.
Das elastische Element 1 und der Sensorvorstehungsabschnitt 3 werden
in dem in 3A dargestellten
Zustand der hilfsweisen Montage gehalten und vom vorderen Endabschnitt 6 des
elastischen Elements 1 ausgehend in das Durchgangsloch 5 eingeführt. Wenn
der hintere Endflansch 17 am hinteren Endabschnitt 8 des
elastischen Elements 1 am Umfangsabschnitt des offenen
Endes des Durchgangsloches 5 verriegelt ist, ist die Einführung beendet.
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Nach der Verriegelung des hinteren
Endflansche 17 am Umfangsabschnitt des offenen Endes des
Durchgangslochs 5 wird wie in 3C dargestellt ein dritter Schritt ausgeführt. Der
dritte Schritt stellt einen Prozeß dar, bei dem der Sensorvorstehungsabschnitt 3 mit
dem am Umfangsabschnitt des offenen Endes des Durchgangsloches 5 im
Sensoranbringungselement 4 verriegelten Endflansch 17 des
elastischen Elements 1 tief eingeführt wird, damit das obere Ende 11 des
Sensorvorstehungsabschnittes 3 von dem vorderen Endabschnitt 6 des
elastischen Elements 1 vorsteht. In dem in der 3C dargestellten Zustand
glei tet die Zwischenvorstehung 14 des elastischen Elementes 1 über die
Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnittes 3 und wird zwischen der inneren
Umfangsoberfläche
des Durchgangsloches 5 und der äußeren Umfangsoberfläche der
Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnittes 3 eingeklammert.
Somit dichtet die Zwischenvorstehung 14 die dazwischenliegende
Lücke hermetisch ab.
Außerdem
greift die vordere Endvorstehung 9 des elastischen Elementes 1 in
die Konkavität 16 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 ein,
und somit wird der Sensor 2 gehalten und daran gehindert,
vom dem Durchgangsloch 5 abzufallen. Weiterhin wird der
kegelförmige
Abschnitt 13 des elastischen Elementes 1 durch
die Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 ausgedehnt
und an die innere Umfangsoberfläche des
Durchgangsloches 5 gedrückt.
Daher wird der vordere Endflansch 10 am Umfangsabschnitt
des offenen Endes des Durchgangsloches 5 verriegelt, so daß das elastische
Element 1 gehalten und daran gehindert wird, aus dem Durchgangsloch 5 zu
fallen.
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Nachdem die Sensorvorrichtung 2 den
ersten bis dritten Schritten unterzogen wurde, ist die Sensorvorrichtung 2 durch
das elastische Element 1 am Sensoranbringungselement 4 befestigt.
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Im Folgenden werden mit Bezug auf
die 3A und 4 die Tätigkeit und die Wirkungen des
Dickenabschnitts 15 des elastischen Elementes 1,
der eines der Kennzeichen des elastischen Elementes ist, beschrieben.
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Es wird angenommen, daß die Dicke
des kegelförmigen
Abschnitts 13 im Zwischenabschnitt 7 des elastischen
Elements 1, die Dicke der Zwischenvorstehung 14 und
die Dicke des Abschnittes, der dem Dickenabschnitt 15 entspricht,
jeweils T1, T2 und T3 sind, wie es in der 3A dargestellt ist. In dem in 5A gezeigten e lastischen
Element 1 gemäß dem Stand
der Technik sind die Dicke T1 des kegelförmigen Abschnitts 13 und
die Dicke T3 des dem Dickenabschnitt 15 entsprechenden
Abschnitts im wesentlichen gleich.
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Das elastische Element 1,
das die oben erwähnte
Dicke gemäß dem Stand
der Technik aufweist, wird hilfsweise auf der Sensorvorrichtung 2 angebracht,
so daß das
elastische Element 1 in das Durchgangsloch 5 eingeführt wird,
dessen Durchmesser gleich der unteren Konstruktionstoleranzgrenze
ist. In dem in 5C dargestellten
dritten Schritt wird bewirkt, daß das obere Ende 11 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 von dem vorderen Endabschnitt 6 des
elastischen Elements 1 vorsteht. Gleichzeitig wird, wenn
der Durchmesser des Durchgangsloches 5 klein ist und der äußere Durchmesser des
Zwischenabschnitts 7 des elastischen Elements 1 größer als
der Durchmesser des Durchgangsloches 5 ist, die Zwischenvorstehung 14 des
elastischen Elements 1 fest zwischen die innere Umfangsoberfläche des
Durchgangsloches 5 und die äußere Umfangsoberfläche der
Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnittes 3 geklemmt.
Daher wird die zwischen dem elastischen Element 1 und der
inneren Umfangsoberfläche
des Durchgangsloches 5 oder des Sensorvorstehungsabschnittes 3 erzeugte
Reibkraft erhöht.
Dadurch überschreitet
die Reibkraft eine Reaktionskraft, die eine Rückkehr der vorderen Endvorstehung 9 des
elastischen Elements 1 von dem vorderen Ende zur Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 bewirkt. Daraus resultierend
wird die vordere Endvorstehung 9 des elastischen Elementes 1 daran
gehindert, in die Konkavität 16 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 einzugreifen,
und somit kann die benötigte
Haltekraft nicht erreicht werden. Daher kann die Sensorvorrichtung 2 abfallen.
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In dieser Ausführungsform ist die Dicke T3 des
Dickenabschnitts 15 größer als
die Dicke T1 des kegelförmigen
Abschnitts 13. Daraus resultierend wird, wenn das obere
Ende 11 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 von
dem vorderen Endabschnitt 6 des elastischen Elements 1 vorsteht,
die zwischen dem elastischen Element 1 und der inneren
Umfangsoberfläche
des Durchgangsloches 5 und dem Sensorvorstehungsabschnitt 3 erzeugte
Reibkraft leicht erhöht.
Aufgrund der Erhöhung
der Dicke T3 erhöht
sich die Reaktionskraft, die ein Zurückkehren der vorderen Endvorstehung 9 des
elastischen Elements 1 vom vorderen Ende zur Konkavität 16 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 bewirkt,
noch mehr, so daß die
Reaktionskraft die Reibkraft übersteigt. Daher
kann die vordere Endvorstehung 9 in die Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 eingreifen.
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Dementsprechend wird die Haltekraft
zum Halten der Sensorvorrichtung 2 durch Ausbilden des Dickenabschnitts 15 zur
Erhöhung
der Reaktionskraft des elastischen Elements 1 derart, daß er dicker als
der kegelförmige
Abschnitt 13 zwischen der Zwischenvorstehung 14 und
dem hinteren Endflansch 17 des elastischen Elements 1 ist,
erhöht.
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Die Dicke T2 der Zwischenvorstehung 14 ist so
ausgebildet, daß,
wenn das elastische Element 1 zusammen mit dem Sensorvorstehungsabschnitt 3 in das
Durchgangsloch 5 eingeführt
wird, die Zwischenvorstehung 14 um einen angemessenen Betrag
zusammenfällt
und die Lücke
zwischen dem Sensorvorstehungsabschnitt 3 und dem Durchgangsloch 5 hermetisch
abdichtet. Wenn zum Beispiel die Dicke T3 des Dickenabschnitts 15 die
Dicke T2 der Zwischenvorstehung 14 übersteigt, weicht der Betrag des
Zusammendrückens
des Kautschuks von einem geeigneten Bereich ab, so daß der Kautschuk
brechen kann. Außerdem
kann die Zwischenvorste hung 14 nicht mit einer Abdichtfunktion
versehen werden. Daher sollte die Dicke T3 des Dickenabschnitts 15 so eingestellt
werden, daß die
Beziehung einschließlich der
Beziehung zur Dicke T1 des kegelförmigen Abschnitts 13 wie
folgt ausgedrückt
wird: T1 < T3 < T2 (G1)
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Durch Ausbilden des kegelförmigen Abschnitts 13,
der Zwischenvorstehung 14 und des Dickenabschnitts 15 des
Zwischenabschnitts 7 des elastischen Elements 1 entsprechend
der Gleichung 1 wird die Haltekraft des elastischen Elementes 1 zum
Halten der Sensorvorrichtung 2 erhöht. Die oben beschriebene Tätigkeit
und Wirkungen des Dickenabschnitts 15 wurde durch Simulation
verifiziert, und es wurde bestätigt,
daß, wenn
Gleichung 1 eingehalten wird, die vordere Endvorstehung 9 zur
Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 zurückkehrt und in die Konkavität 16 eingreift,
so daß die
Haltekraft des elastischen Elements 1 zum Halten der Sensorvorrichtung 2 erhöht wird.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 die Tätigkeit und die Wirkungen des
Wulstabschnitts 18 des elastischen Elements 1,
der ein anderes Kennzeichen dieses elastischen Elementes 1 ist,
beschrieben. 4 stellt
einen Querschnitt der Sensorvorrichtung 2 dar, die durch
das elastische Element 1 mit dem Wulstabschnitt 18,
der eine der Kennzeichen dieser Ausführungsform ist, auf dem Sensoranbringungselement 4 montiert
ist.
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Es wird angenommen, daß das elastische Element 1 so
ausgebildet ist, daß die
Länge seines Abschnitts,
der die innere Umfangsoberfläche
des Sensoranbringungselementes 4 berührt (die Länge des Zwischenabschnitts 7),
gleich der oberen Konstruktionstoleranzgrenze ist, und das Sensoranbringungselement 4 so
ausgebildet ist, daß dessen
Länge in
Richtung der Einführung
in das Durchgangsloch 5 kleiner als die Länge des
Zwischenabschnitts 7 ist. In diesem Fall wird, wenn die
Länge der
Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 im
wesentlichen gleich oder größer als
die Gesamtlänge
aus dem Zwischenabschnitt 7 und dem hinteren Endabschnitt 8 des
elastischen Elements 1 nach Beendigung des dritten Schrittes
ist, eine Lücke
zwischen dem elastischen Element 1 und dem Sensoranbringungselement 4 erzeugt,
wie es in 5D gezeigt
ist. Wenn außerdem
die Länge
der Welle 12 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 kleiner
als die Gesamtlänge
aus dem Zwischenabschnitt 7 und dem hinteren Endabschnitt 8 des
elastischen Elements 1 ist, so daß der hintere Endflansch 17 des
elastischen Elements 1 fest zusammengedrückt wird,
wird die vordere Endvorstehung 9 des elastischen Elementes 1 wieder von
der Konkavität 16 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 getrennt. Wenn daher eine
Vibration nach der Montage der Sensorvorrichtung auftritt, vibriert das
elastische Element 1, und dieses kann zu einer Ermüdung oder
zu einem Bruch etc. des elastischen Elementes 1 und zu
einem Abfallen der Sensorvorrichtung 2 führen.
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In dieser Ausführungsform ist jedoch, wie
es in 4 dargestellt
ist, die Oberfläche
des hinteren Endflansches 17 des elastischen Elementes 1,
die mit der Sensorvorrichtung 2 in Kontakt steht, mit dem elastisch
verformbaren vorstehenden Wulstabschnitt 18 versehen, der
aus demselben Material wie das elastische Element 1 besteht.
Somit ist die Dicke des hinteren Endflansches 17 mit dem
ausgebildeten Wulstabschnitt 18 größer als die Dicke der anderen Teile
des hinteren Endflansches 17. Wenn die Sensorvorrichtung 2 im
dritten Schritt geschoben wird, schiebt die Sensorvorrichtung 2 den
verdickten hinteren Endflansch 17 mit dem Wulstabschnitt 18,
und somit hält
der hintere Endflansch 17 unter dem elastisch ver formbaren
Wulstabschnitt 18 zusammen mit dem vorderen Endflansch 10 das
Sensoranbringungselement 4.
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Wenn die Länge des Zwischenabschnitts 7 des
elastischen Elements 1 im wesentlichen gleich oder kleiner
als die Dicke des Sensoranbringungselements 4 und die Welle 12 des
Sensorvorstehungsabschnitts 3 der Sensorvorrichtung 2 länger ist,
entsteht eine Lücke
zwischen dem hinteren Endflansch 17 des elastischen Elements 1 und
der Sensorvorrichtung 2. Daraus resultierend wird, wenn
die Sensorvorrichtung 2 im dritten Schritt geschoben und
eingeführt
wird, der Eingriff der vorderen Endvorstehung 9 des elastischen
Elementes 1 mit der Konkavität 16 des Sensorvorstehungsabschnitts 3 gelöst, so daß die benötigte Haltekraft
nicht erreicht wird. Die Sensorvorrichtung 2 wird jedoch
mit dem auf dem hinteren Endflansch 17 ausgebildeten elastisch
verformbaren Wulstabschnitt 18 daran gehindert, das elastische
Element 1 unnötigerweise
zu schieben. Daher kann das elastische Element 1 die Sensorvorrichtung 2 und
außerdem
das Anbringungselement 4 halten, wodurch es möglich wird,
die Sensorvorrichtung 2 fest am Sensoranbringungselement 4 zu
befestigen.
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Das heißt, wenn die Länge des
Zwischenabschnitts 7 des elastischen Elements 1 gleich
dem maximalen Toleranzwert und die Dicke des Sensoranbringungselements 4 gleich
dem minimalen Toleranzwert ist, und wenn die Dicke des Sensoranbringungselements 4 gleich
oder größer als
die Länge des
Zwischenabschnitts 7 des elastischen Elements 1 ist,
muß der
Wulstabschnitt 18 nur bis zu einer vorbestimmten Höhe elastisch
und verformbar ausgebildet sein, so daß die Sensorvorrichtung 2 und
außerdem
das Sensoranbringungselement 4 fest zwischen dem hinteren
Endabschnitt (dem hinteren Endflansch 17 oder dem Wulstabschnitt 18)
und dem vorderen Endflansch 10 des elasti schen Elements 1 gehalten werden
kann, wenn die Sensorvorrichtung 2 gedrückt und eingeführt wird.
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Vorzugsweise ist die Länge des
Wulstabschnitts 18 gleich einem Wert, der durch Addieren
eines vorbestimmten Spielraums und des oberen Konstruktionsgrenzwertes
für die
Länge des
eine innere Umfangsoberfläche
des Durchgangsloches 5 berührenden Teiles (d.h. die Länge des
Zwischenabschnitts 7) des elastischen Elementes 1 nach
Beendigung der Montage im dritten Schritt erhalten wird. In diesem
Fall variiert die Dicke des Sensoranbringungselements 4 innerhalb
der Konstruktionstoleranz. Daher ist der obere Toleranzgrenzwert
vorzugsweise unter Berücksichtigung
des oben beschriebenen Spielraums zu nehmen.
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Der Wulstabschnitt 18 kann
nur auf der Oberfläche
des hinteren Endflansches 17 in Kontakt mit dem Sensoranbringungselement 4 oder
sowohl an der Oberfläche
in Kontakt mit der Sensorvorrichtung 2 und an der Oberfläche in Kontakt
mit dem Sensoranbringungselement 4 ausgebildet sein.
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Außerdem kann der Wulstabschnitt 18 ringförmig ausgebildet
sein oder mehrere Vorstehungen derselben Gestalt aufweisen. Da das
elastische Element 1 wie oben beschrieben drehsymmetrisch
ist, wird verhindert, daß die
Sensorvorrichtung 2 schräg am Sensoranbringungselement 4 installiert
wird, wenn eine Vorstehung oder Vorstehungen, die eine Länge aufweisen,
die zum Puffern der oben beschriebenen Lücke zwischen dem elastischen
Element 1 und dem Sensoranbringungselement 4 ausreicht,
in einem drehsymmetrischen Muster angeordnet sind.
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Durch Ausbilden des elastisch verformbaren vorstehenden
Wulstabschnittes 18 am hinteren Endflansch 17 des
elastischen Elements 1 kann die Haltekraft zum Halten der
Sensorvorrichtung 2 sogar dann erhöht werden, wenn eine Lücke zwischen
dem elastischen Element 1 und dem Sensoranbringungselement 4 entsteht.
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Außerdem entsteht zum Beispiel
auf ähnliche
Weise eine Lücke
zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Durchgangsloches 5 und
der äußeren Umfangsoberfläche des
Zwischenabschnitts 7 des elastischen Elementes 1,
wenn der Durchmesser des Durchgangslochs 5 im Sensoranbringungselement 4 gleich
dem oberen Konstruktionstoleranzgrenzwert ist. In diesem Fall wird
das Sensoranbringungselement 4 durch Ausbilden des elastisch
verformbaren Wulstabschnitts 18 auf einer oder beider Oberflächen der
die Sensorvorrichtung 2 berührenden Oberfläche und
der das Sensoranbringungselement 4 berührenden Oberfläche des
elastischen Elements 1 sogar dann zwischen dem hinteren Endflansch 17 mit
dem darauf ausgebildeten Wulstabschnitt 18 und dem vorderen
Endflansch 10 gehalten, wenn eine Lücke zwischen dem Durchgangsloch 5 im
Sensoranbringungselement 4 und dem elastischen Element 1 vorhanden
ist. Deshalb wird die Sensorvorrichtung 2 durch das elastische
Element 1 fest am Sensoranbringungselement 4 befestigt.
Daher wird die Haltekraft zum Halten der Sensorvorrichtung 2 erhöht.
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Obwohl die Zwischenvorstehung 14 des elastischen
Elements 1 sowohl an der inneren als auch der äußeren Umfangsoberfläche des
Zwischenabschnitts 7 ringförmig vorsteht, kann die Zwischenvorstehung 14 zumindest
an der inneren Umfangsoberflächenseite
des Zwischenabschnitts 7 angeordnet sein. In diesem Fall
kann die Zwischenvorstehung 14 im dritten Schritt die Sensorvorrichtung 2 durch
ihren Eingriff in die Konkavität 16 des
hilfsweise montierten Sensorvorstehungsabschnitts 3 halten und
außerdem
die Lücke
zwischen dem Sensorvorstehungsabschnitt 3 und dem Durchgangsloch 5 abdichten.
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Derartige Änderungen und Modifikationen liegen
selbstverständlich
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, die durch die
zugehörigen Ansprüche definiert
ist.