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Die Erfindung betrifft einen Sensor, umfassend ein Gehäuse, und eine sensitive Einrichtung, welche in dem Gehäuse angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2008 001 468 B4 ist ein Verfahren zum Beschichten eines Faserverbundteils für ein Luft- oder Raumfahrzeug bekannt.
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Aus der
DE 29 27 983 B2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines einen Oberflächenüberzug aufweisenden Formkörpers aus Kunststoff bekannt.
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Aus der
DE 1 948 639 ist ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffteilen mit einem Metallüberzug bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher eine hohe Robustheit mit vorteilhaften Sensoreigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Sensor erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein elektrisch neutraler Fasergebilde-Träger an dem Gehäuse angeordnet ist und/oder dass das Gehäuse mindestens einen elektrisch neutralen Fasergebilde-Träger umfasst und dass an dem mindestens einen Fasergebilde-Träger mindestens eine Keramikschicht angeordnet ist.
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Der mindestens eine Fasergebilde-Träger ist ein Träger für die mindestens eine Keramikschicht, wobei dieser Träger ein Fasergebilde umfasst. Durch das Fasergebilde lässt sich eine "innige" Verbindung zu der mindestens einen Keramikschicht erreichen.
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Es lässt sich dadurch auf einfache Weise eine keramische Schutzlage für den Sensor ausbilden. Dadurch ergibt sich eine hohe Robustheit und ein hoher Schutzfaktor beispielsweise gegenüber Schweißspritzern.
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Durch die elektrische (elektromagnetische) Neutralität der entsprechenden Schutzstruktur werden die sensorischen Eigenschaften des Sensors nicht oder höchstens minimal beeinflusst.
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Der mindestens eine Fasergebilde-Träger kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, um eine feste mechanische Verbindung mit dem Gehäusebereich, an welchem der Fasergebilde-Träger angeordnet werden soll, zu erreichen. Beispielsweise kann eine Porosität des Fasergebilde-Trägers zur Verbindung genutzt werden.
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Die entsprechende Schutzstruktur lässt sich auf einfache Weise herstellen, da der mindestens eine Fasergebilde-Träger bereits einen Träger bildet und dadurch großflächige Bereiche getrennt von dem Gehäuse hergestellt werden können, die dann durch Schneiden an eine entsprechende Kontur des Sensors angepasst werden können. Durch die einfache Herstellbarkeit einer hochbelastbaren, untrennbaren Verbindung ergibt sich dadurch eine einfache Herstellbarkeit eines Sensors.
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Günstig ist es, wenn der mindestens eine Fasergebilde-Träger einen Teilbereich des Gehäuses oder das Gehäuse bildet. Er kann beispielsweise einen Deckel beziehungsweise eine Kappe für ein "Restgehäuse" bilden oder er kann auch das ganze Gehäuse ausbilden. Es lässt sich dadurch eine Schutzstruktur für einen Sensor bereitstellen, wobei die sensorischen Eigenschaften des Sensors nicht oder höchstens minimal beeinflusst werden.
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Bei einer Ausführungsform weist das Gehäuse mindestens eine sensitive Seite auf, welche der sensitiven Einrichtung zugeordnet ist, und der mindestens eine Fasergebilde-Träger ist an der mindestens einen sensitiven Seite angeordnet. Es lässt sich dadurch auf fertigungstechnische Weise ein Sensor wie ein induktiver Sensor bereitstellen, welcher die oben erwähnten vorteilhaften Eigenschaften aufweist.
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Zur Bereitstellung der elektrischen (elektromagnetischen) Neutralität kann es vorgesehen sein, dass der mindestens eine elektrisch neutrale Fasergebilde-Träger mit Fasern aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, welche in einer Matrix aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind und/oder Fasern des mindestens einen elektrisch neutralen Fasergebilde-Trägers sich nicht kontaktieren und in einer Matrix aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind. Wenn Fasern aus einem elektrisch isolierenden Material verwendet werden, welche in eine Matrix aus elektrisch isolierendem Material eingebettet sind, dann ergibt sich zwangsläufig die elektrische Neutralität, wobei dann das "Gesamtmaterial" dieses Gebildes elektrisch isolierend ist. Es ist auch möglich (alternativ oder zusätzlich), dass elektrisch leitfähige Fasern (wie Kohlefasern) verwendet werden. Wenn dafür gesorgt wird, dass sich Fasern nicht gegenseitig kontaktieren können und in eine Matrix aus elektrisch neutralem Material eingebettet sind, dann ergibt sich ebenfalls ein elektrisch isolierendes "Gesamtmaterial" mit entsprechender elektrischer Neutralität.
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Günstig ist es, wenn die mindestens eine Keramikschicht zu einem Gehäuseinnenraum abgewandt an dem mindestens einen Fasergebilde-Träger angeordnet ist. Die entsprechende mindestens eine Keramikschicht bildet dadurch eine Schutzschicht nach außen für den Sensor, welche elektromagnetisch neutral ist.
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Günstig ist es, wenn der mindestens eine Fasergebilde-Träger eine Fasermatte ist oder umfasst. Die Fasermatte umfasst Fasern in einer spezifischen Anordnung, wobei insbesondere eine Porosität vorgesehen ist.
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Es ist dann günstig, wenn der mindestens eine Fasergebilde-Träger eine Porosität aufweist und die mindestens eine Keramikschicht an dem Fasergebilde-Träger mit dem mindestens einen Fasergebilde-Träger durch Keramikmaterial in Poren des mindestens einen Fasergebilde-Trägers verbunden und insbesondere verzahnt ist. Es ergibt sich dadurch eine hochbelastbare, untrennbare Verbindung zwischen der Keramikschicht (zu welcher das Keramikmaterial in den Poren gehört) und dem mindestens einen Fasergebilde-Träger.
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Weiterhin ist es günstig, wenn ein Fasergebilde des mindestens einen Fasergebilde-Trägers eine reine Fasermatrix ist oder eine Fasermatrix und ein Nichtfaser-Material zwischen Fasern umfasst. Es kann dadurch eine Anpassung an entsprechende Anwendungen erfolgen. Ein Beispiel für ein Material, welches eine Fasermatrix und ein Nichtfaser-Material zwischen Fasern umfasst, ist ein Papiermaterial wie das Keramikpapier "Cotronics' 390" der Firma Cotronics Corporation, New York. Ein Beispiel für Fasergebilde mit reiner Fasermatrix sind Gewebe, Maschenstrukturen wie beispielsweise Gewirke, Filze oder Vliese.
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Günstig ist es, wenn der mindestens eine Fasergebilde-Träger mindestens eine Lage der folgenden Faserstrukturen umfasst: Gewebe, Maschenstruktur, Filz, Vlies, Papier. Die Faserstruktur kann dabei je nach Anwendungsfall regelmäßig sein, wie bei einem Gewebe oder einer Maschenstruktur, oder unregelmäßig sein, wie bei einer non-woven-Faserstruktur (beispielsweise Filz, Vlies oder Papier).
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Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass an dem mindestens einen Fasergebilde-Träger nur einseitig eine Keramikschicht angeordnet ist. Es erfolgt dann eine Verbindung zu dem Gehäuse über den mindestens einen Fasergebilde-Träger. Es ist auch möglich, dass an dem mindestens einen Fasergebilde-Träger beidseitig eine Keramikschicht angeordnet ist. Die Verbindung zu dem Gehäuse erfolgt dann über eine Keramikschicht.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine Oberfläche der mindestens einen Keramikschicht an dem mindestens einen Fasergebilde-Träger eine Außenseite des Sensors bildet. Dadurch erhält man eine hohe Robustheit. Insbesondere weist dann eine Oberfläche des Sensors durch die Keramikschicht eine gewisse Rauigkeit beziehungsweise Porosität auf. Dies kann für bestimmte Anwendungen wie beispielsweise in Schweißumgebungen vorteilhaft sein.
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Es ist auch möglich, dass an der mindestens einen Keramikschicht eine weitere Beschichtung und insbesondere Antihaftschicht angeordnet ist. In diesem Falle bildet dann die Antihaftschicht eine Außenseite des Sensors. Dies kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein, um die Gefahr eines Anhaftens von beispielsweise Verunreinigung an dem Sensor zu minimieren.
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Günstig ist es, wenn die mindestens eine Keramikschicht durch Plasmaspritzen auf dem mindestens einen Fasergebilde-Träger aufgetragen ist. Dadurch lässt sich die Keramikschicht auf einfache Weise herstellen. Sie lässt sich insbesondere mit einer gewissen Porosität herstellen, die in einer Oberflächen-Rauigkeit resultiert. Dadurch wiederum lässt sich beispielsweise eine weitere Schicht wie Antihaftschicht auf der Keramikschicht fixieren beziehungsweise die Keramikschicht lässt sich verwenden, um die entsprechende Kombination an einem entsprechenden Gehäusebereich des Sensors zu fixieren.
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Günstig ist es, wenn die mindestens eine Keramikschicht eine Porosität und/oder Oberflächenrauigkeit aufweist. Für bestimmte Anwendungen (wie beispielsweise Schweißanwendungen) kann es günstig sein, wenn eine Außenseite des Sensors an der sensitiven Seite eine relativ hohe Oberflächenrauigkeit aufweist, welche insbesondere über eine Porosität der Keramikschicht herstellbar ist. Wenn eine zusätzliche Schicht wie eine Antihaftschicht vorgesehen ist, dann lässt sich durch eine poröse Keramikschicht beziehungsweise durch eine Keramikschicht mit hoher Oberflächenrauigkeit eine mechanisch stabile, untrennbare Verbindung zwischen dieser zusätzlichen Schicht und der Keramikschicht herstellen. Wenn es vorgesehen ist, dass zwischen dem mindestens einen Fasergebilde-Träger und dem Gehäuse eine Keramikschicht angeordnet ist, dann lässt sich durch eine entsprechende Porosität beziehungsweise Oberflächenrauigkeit eine mechanisch hochstabile, untrennbare Verbindung zwischen der genannten Kombination und dem Gehäuse herstellen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass eine Kombination aus dem mindestens einen Fasergebilde-Träger und der mindestens einen Keramikschicht mit einer Gehäusekappe verbunden ist, welche insbesondere aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, oder die Kombination einer Gehäusekappe bildet. Durch eine solche Gehäusekappe lässt sich ein Gehäuseinnenraum nach außen abschließen. Es ist dadurch möglich, insbesondere eine Materialtrennung durchzuführen. Beispielsweise kann ein Gehäusekörper aus einem metallischen Material hergestellt werden. Es lässt sich dadurch ein Gehäusekörper mit hoher Robustheit herstellen. Der Gehäusekörper kann beispielsweise direkt mit einem Gewinde versehen werden. Die Gehäusekappe ist dann an der sensitiven Seite angeordnet. Sie ist, wenn sie aus einem entsprechenden Kunststoffmaterial hergestellt ist, elektromagnetisch neutral. Sie beeinflusst dadurch eine Kopplung zwischen einem Target und der sensitiven Einrichtung nicht oder nur minimal. Nachteile einer solchen Gehäusekappe bezüglich der mechanischen Robustheit werden ausgeglichen durch das Vorsehen des Fasergebilde-Trägers mit der Keramikschicht. Weiterhin ergibt sich eine einfache Herstellbarkeit.
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Es ist dabei möglich, dass eine Kombination aus dem mindestens einen Fasergebilde-Träger und der mindestens einen Keramikschicht mit einem Teilbereich des Sensors und insbesondere mit einem Teilbereich des Gehäuses oder mit dem Gehäuse adhäsiv verbunden ist. Durch eine entsprechende Verklebung beispielsweise des Fasergebilde-Trägers direkt mit dem Gehäuse oder einer an dem mindestens einen Fasergebilde-Träger angeordneten weiteren Keramikschicht mit dem Gehäuse lässt sich eine mechanisch hochstabile untrennbare Verbindung erreichen, welche auch elektrisch neutral realisiert ist, wenn ein entsprechendes Klebstoffmaterial verwendet wird.
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Beispielsweise erfolgt eine adhäsive Verbindung über Füllmaterial in einem Gehäuseinnenraum. Ein solches Füllmaterial ist beispielsweise ein Harzmaterial oder ein Schaummaterial, durch welches Zwischenräume in dem Gehäuseinnenraum ausgefüllt sind, um insbesondere eine Schutzwirkung bezüglich elektronischer Komponenten in dem Gehäuseinnenraum zu erhalten. Dieses Füllmaterial kann insbesondere bei entsprechender Porosität des mindestens einen Fasergebilde-Trägers für eine entsprechende adhäsive Verbindung sorgen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist eine Kombination aus dem mindestens einen Fasergebilde-Träger und der mindestens einen Keramikschicht mit einem Teilbereich des Sensors und insbesondere mit einem Teilbereich des Gehäuses oder mit dem Gehäuse durch Hinterspritzen verbunden und insbesondere durch Hinterspritzen bei der Herstellung des Gehäuses oder eines Teils des Gehäuses (wie einer Gehäusekappe) verbunden. Es wird dann beispielsweise eine Kombination aus Fasergebilde-Träger und mindestens einer Keramikschicht bei der Herstellung des Gehäuses beziehungsweise einem Teil des Gehäuses in eine Spritzgussform eingelegt und es erfolgt ein Hinterspritzen. Dadurch lässt sich eine mechanisch hochstabile untrennbare Verbindung mit dem Gehäuse erreichen.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der mindestens eine Fasergebilde-Träger mit einer oder mehreren Platinen verbunden ist, welche in einem Gehäuseinnenraum angeordnet ist oder sind. Eine entsprechende Platine bildet insbesondere einen Schaltungsträger für eine entsprechende elektronische Schaltung des Sensors. Es lässt sich so eine einfache Herstellbarkeit realisieren.
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Es ist beispielsweise auch möglich, dass der mindestens eine Fasergebilde-Träger in einen Gehäusebereich und insbesondere in eine Gehäusekappe integriert ist und insbesondere eine Faserverstärkung dieses Gehäusebereichs bildet. Beispielsweise wird bei der Herstellung des entsprechenden Gehäusebereichs (wie einer Gehäusekappe) ein Fasergebilde integriert, um beispielsweise eine Faserverstärkung dieses Gehäusebereichs zu erreichen. Dieses Fasergebilde ragt dann insbesondere derart über eine Oberfläche hinaus, dass es als Fasergebilde-Träger für eine Keramikschicht verwendet werden kann.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Keramikschicht die mindestens eine sensitive Seite vollständig abdeckt und dabei insbesondere auch der Fasergebilde-Träger die mindestens eine sensitive Seite vollständig abdeckt. Dadurch wird bei hoher mechanischer Robustheit und elektromagnetischer Neutralität eine effektive Schutzwirkung erzielt.
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Günstig ist es, wenn eine elektrische Leitfähigkeit des Materials (als "Gesamtmaterial") des Fasergebilde-Trägers höchstens 10–8 S/m beträgt. Dadurch ist der mindestens eine Fasergebilde-Träger elektrisch neutral.
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Insbesondere sind die Fasern des mindestens einen Fasergebilde-Trägers Glasfasern und/oder Keramikfasern und/oder Steinfasern oder umfassen solche. Es lässt sich dadurch bei relativ geringen Herstellungskosten eine elektromagnetische Neutralität erreichen. Das Keramikmaterial für die mindestens eine Keramikschicht ist insbesondere ein oxidkeramisches Material. Es ist aber auch möglich, als Fasern Fasern aus einem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Kohlefasern zu verwenden, wenn darauf geachtet wird, dass sich Fasern in dem Fasergebilde-Träger nicht kontaktieren.
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Es ist möglich, dass das Gehäuse ein getrennt hergestelltes Element ist und beispielsweise ein Metallgehäuse ist, welches einen Aufnahmeraum definiert. Es ist beispielsweise auch möglich, dass das Gehäuse mittels Füllmaterial gebildet ist. Das Füllmaterial bildet eine Einhausung für die sensitive Einrichtung, und gleichzeitig dadurch auch das Gehäuse. Insbesondere ist dann eine Außenseite des Sensors durch eine Außenseite des Füllmaterials gebildet. Es ist beispielsweise auch möglich, dass in ein getrennt hergestelltes Gehäuse Füllmaterial über ein Spritzgussverfahren eingebracht wird.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sensor ein induktiver Sensor wie ein induktiver Näherungssensor, induktiver Abstandssensor oder induktiver Positionssensor ist, wobei die sensitive Einrichtung eine induktive Einrichtung ist. Ein metallisches Target kann dann induktiv an die induktive Einrichtung koppeln. Die Schutzstruktur an der sensitiven Seite mit dem Fasergebilde-Träger ist bezüglich dieser Kopplung elektromagnetisch neutral. Es wird bei hoher mechanischer Robustheit eine hohe Schutzfunktion erreicht. Es ist beispielsweise auch möglich, dass der entsprechende Sensor ein kapazitiver Sensor ist, ein Mikrowellensensor ist, ein Magnetfeldsensor ist oder auch ein magnetostriktiver Sensor ist.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensors;
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2 eine schematische Darstellung des Bereichs A gemäß 1; und
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3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors, welcher beispielhaft in 1 gezeigt ist und dort mit 10 bezeichnet ist, ist ein induktiver Sensor wie beispielsweise ein induktiver Näherungssensor, ein induktiver Abstandssensor oder ein induktiver Wegsensor.
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Ein induktiver Sensor weist als sensitive Einrichtung mindestens ein reaktives Bauteil und insbesondere mindestens eine Spule auf. Die Reaktanz dieses Bauteils wird bei einem induktiven Sensor insbesondere für Weg-, Abstandsbeziehungsweise Positionserfassung von einem Positionsgeber beeinflusst. Der Positionsgeber ist insbesondere ein metallisches Target. Das Resultat ist eine detektierbare Veränderung eines Hauptparameters des Sensorelements (wie die Induktivität, oder der Verlustwiderstand einer Spule) oder einer hergeleiteten Größe wie beispielsweise eine Spulenimpedanz oder eine Spulengüte.
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Bezüglich induktiven Sensoren wird auf E. Hering, G. Schönfelder, Sensoren in Wissenschaft und Technik, Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2012 oder T. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Fericean, A. Forkl, Lineare Weg- und Abstandssensoren, Verlag Moderne Industrie, München 2004 verwiesen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Sensor 10 ein Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 ist insbesondere mehrteilig ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse 12 einen Gehäusekörper 14, welcher beispielsweise rohrförmig ist. Der Gehäusekörper 14 ist an einer Stirnseite 16 offen. An der Stirnseite 16 weist das Gehäuse 12 eine Gehäusekappe 18 auf, welche das Gehäuse verschließt.
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Der Gehäusekörper 14 ist beispielsweise aus einem metallischen Material hergestellt.
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Die Gehäusekappe 18 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Gehäusekappe 18 in den Gehäusekörper 14 eingetaucht.
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Das Gehäuse 12 weist einen Innenraum 20 auf. In dem Innenraum 20 sind die funktionellen Komponenten des Sensors 10 angeordnet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist in dem Innenraum 20 ein Träger 22 insbesondere in Form einer Platine angeordnet. Auf dem Träger 22 sitzen Bauelemente und insbesondere eine Auswertungseinrichtung 24.
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Es ist ein weiterer Träger 26 vorgesehen, an welchem das mindestens eine reaktive Bauteil 28 sitzt. Dieses mindestens eine reaktive Bauteil bildet eine sensitive Einrichtung 30 des Sensors 10.
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Bei einem induktiven Sensor ist die sensitive Einrichtung 30 insbesondere durch eine oder mehrere Spulen gebildet.
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Der Träger 26 ist beispielsweise an dem Träger 22 positioniert und dabei quer zu diesem angeordnet.
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Die sensitive Einrichtung 30 ist elektrisch wirksam mit der Auswertungseinrichtung 24 verbunden.
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An dem Gehäuse 12 ist eine elektrische Anschlusseinrichtung 32 angeordnet, welche insbesondere einen oder mehrere Steckerkontakte aufweist. Die elektrische Anschlusseinrichtung 32 ist elektrisch wirksam mit der Auswertungseinrichtung 24 verbunden.
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Über die Anschlusseinrichtung 32 können Sensorsignale des Sensors 10 abgegriffen werden.
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Beispielsweise ist über die Anschlusseinrichtung 32 auch eine elektrische Energieversorgung des Sensors 10 vorgesehen.
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Der Sensor 10 weist eine sensitive Seite 34 auf. Die sensitive Seite 34 ist eine aktive Seite, über welche eine Beeinflussung der sensitiven Einrichtung 30 durch ein Target 36 erfolgen kann.
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Die sensitive Seite 34 ist an der Gehäusekappe 18 gebildet; die sensitive Einrichtung 30 ist an der sensitiven Seite 34 angeordnet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Gehäusekappe 18 einen Deckel 38 auf, an welchem insbesondere einstückig eine Wandung 40 sitzt. Die Wandung 40 ist insbesondere umlaufend.
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Über die Wandung 40 ist die Gehäusekappe 18 an dem Gehäusekörper 14 fixiert.
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Zwischen dem Deckel 38 und der Wandung 40 ist ein Aufnahmeraum 42 gebildet. In dem Aufnahmeraum 42 ist die sensitive Einrichtung 34 positioniert. Durch den Deckel 38 hindurch kann eine Ankopplung zwischen dem Target 36 und der sensitiven Einrichtung 30 erfolgen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Innenraum 20 durch ein Füllmaterial 44 wie ein Schaummaterial beziehungsweise Vergussmaterial ausgefüllt ist.
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An der sensitiven Seite 34 ist ein Fasergebilde-Träger 46 angeordnet (vgl. 2). Der Fasergebilde-Träger 46 ist ein Träger für eine oder mehrere Keramikschichten 48, 50.
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Der Fasergebilde-Träger 46 umfasst mindestens eine Faserstruktur aus Fasern aus einem elektrisch isolierenden Material. Eine Leitfähigkeit der Fasern der Faserstruktur des Fasergebilde-Trägers 46 beträgt höchstens 10–8 S/m.
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Der Fasergebilde-Träger 46 kann folglich keine Induktionsströme tragen und beeinflusst daher die Kopplung zwischen dem Target 36 und der sensitiven Einrichtung 34 nicht oder nur höchstens minimal.
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Der Fasergebilde-Träger 46 umfasst ein Fasergebilde wie ein Gewebe, eine Maschenstruktur (wie beispielsweise ein Gewirke), ein Vlies, ein Filz oder ein Papier.
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Bei einer Ausführungsform ist der Fasergebilde-Träger 46 allein durch eine Fasermatrix gebildet. Beispielsweise ist dann das Fasergebilde ein Gewebe, eine Maschenstruktur, ein Vlies oder ein Filz.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der Fasergebilde-Träger 46 eine oder mehrere Faserlagen mit einer Fasermatrix und einem Nichtfasermaterial zwischen Fasern umfasst. Ein Beispiel für solch eine Faserstruktur ist ein Papier.
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Der Fasergebilde-Träger 46 ist porös ausgebildet. Es lässt sich dadurch mit einer Keramikschicht eine gute Verbindung insbesondere durch Verzahnung erreichen. Keramikmaterial der entsprechenden Keramikschicht 48, 50 kann in den Poren des Fasergebilde-Trägers 46 eindringen, um so für eine gute Verzahnung zu sorgen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist an einer Seite 52 des Fasergebilde-Trägers 46, welche abgewandt zu dem Innenraum 20 des Gehäuses 12 ist, eine Keramikschicht 48 (erste Keramikschicht 48) angeordnet.
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Diese erste Keramikschicht 48 ist insbesondere durch Plasmaspritzen auf den Fasergebilde-Träger 46 aufgetragen.
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Das Keramikmaterial der ersten Keramikschicht 48 ist beispielsweise ein oxidkeramisches Material.
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Der Fasergebilde-Träger 46 und die erste Keramikschicht 48 sind insbesondere geometrisch so ausgestaltet, dass die sensitive Seite 34 vollständig abgedeckt wird.
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Die erste Keramikschicht 48 ist insbesondere porös ausgebildet beziehungsweise weist eine relativ hohe Oberflächenrauigkeit auf. Es lässt sich dadurch eine Verbindung der ersten Keramikschicht herstellen, welche mindestens zusätzlich formschlüssig ist. Beispielsweise lässt sich eine formschlüssige Verbindung mit einem polymeren Material (über Hinterspritzen, Vergießen, Verkleben usw.) eines Gehäuses (wie beispielsweise einer Kunststoffkappe) oder mit einer Verkapselungsmasse herstellen. Es lässt sich ferner eine gute Verbindung mit einer Lackschicht an einer äußeren Oberfläche herstellen.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine Oberfläche 54 der ersten Keramikschicht 48 eine Außenseite des Sensors 10 an der sensitiven Seite 34 bildet.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist zusätzlich noch vorgesehen, dass an der ersten Keramikschicht 48 eine weitere Schicht 56 und insbesondere Antihaft-Schicht 56 angeordnet ist. Durch eine solche Schicht, welche dann aus einem entsprechenden Antihaftmaterial wie PTFE hergestellt ist, lässt sich der Sensor 10 mit einem Haftschutz versehen.
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Die entsprechende Schicht 56 deckt dann insbesondere vollständig die sensitive Seite 34 ab.
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Eine Oberfläche 58 der Schicht 56 bildet dann eine Außenseite des Sensors 10 an der sensitiven Einrichtung 30.
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Durch eine entsprechende Porosität beziehungsweise Oberflächenrauigkeit der Keramikschicht 48 lässt sich eine gute Haftung der Schicht 56 an der Keramikschicht 48 erreichen.
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Die Kombination aus Fasergebilde-Träger 46 und erster Keramikschicht 48 (gegebenenfalls mit der Schicht 56) ist mit dem Gehäuse 12 an der Gehäusekappe 18 verbunden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Fasergebilde-Träger 46 direkt mit der Gehäusekappe 18 an dem Deckel 38 der Gehäusekappe 18 verbunden.
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Es ist auch möglich (1 und 2), dass an dem Fasergebilde-Träger 46 beidseitig Keramikschichten angeordnet sind, nämlich die aus der Keramikschicht 48 und die zweite Keramikschicht 50.
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Vorzugsweise ist die zweite Keramikschicht 50 gleich ausgebildet wie die erste Keramikschicht 48.
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Es ist dann die Kombination aus Fasergebilde-Träger 46, erster Keramikschicht 48 (gegebenenfalls mit der Schicht 56) und der zweiten Keramikschicht 50 über die zweite Keramikschicht 50 mit der Gehäusekappe 18 verbunden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Kombination aus dem Fasergebilde-Träger 46 und der ersten Keramikschicht 48 beziehungsweise die Kombination aus dem Fasergebilde-Träger 46 und den Keramikschichten 48, 50 mit der Gehäusekappe 18 adhäsiv verbunden. Insbesondere ist die Verbindung zusätzlich aufgrund einer Porosität der zweiten Keramikschicht 50 formschlüssig. Bevorzugterweise ist die Verbindung sowohl adhäsiv als auch formschlüssig. Es ist eine Klebstoffschicht zwischen dem Fasergebilde-Träger 46 beziehungsweise der zweiten Keramikschicht 50 und dem Deckel 38 vorgesehen, welcher für die entsprechende adhäsive Verbindung sorgt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die entsprechende Kombination durch Hinterspritzen mit der Gehäusekappe 18 verbunden.
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Bei der Herstellung der Gehäusekappe 18 durch ein Spritzgießverfahren wird eine entsprechende Kombination des Fasergebilde-Trägers 46 mit der ersten Keramikschicht 48 beziehungsweise mit der ersten Keramikschicht 48 und der zweiten Keramikschicht 50 in die Spritzform eingelegt und es erfolgt ein Hinterspritzen. Die Porosität des Fasergebilde-Trägers 46 beziehungsweise der zweiten Keramikschicht 50 sorgt für eine entsprechende verzahnungsartige Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial des Deckels 38 und der genannten Kombination.
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Es ist dazu beispielsweise vorgesehen, dass auf relativ großen Flächen wie Bahnen ein Ausgangs-Fasergebilde 46 mit der ersten Keramikschicht 48 beziehungsweise mit der ersten Keramikschicht 48 und der zweiten Keramikschicht 50 versehen wird. Eventuell wird eine Schicht 56 aufgetragen.
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Es werden dann angepasst an die jeweiligen Sensoren 10 Einzelteile beispielsweise mittels Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden mit den erforderlichen Konturen ausgeschnitten.
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Diese werden entweder, wie oben beschrieben, mit der Gehäusekappe 18 verklebt, oder in einem Spritzgussverfahren mit einem entsprechenden thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff hinterspritzt.
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Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Form der Kombination so gewählt wird, dass eine kostengünstige automatische Zuführung in ein Spritzgusswerkzeug erfolgen kann.
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Die Porosität des Fasergebilde-Trägers 46 beziehungsweise der zweiten Keramikschicht 50 ergibt dann eine hochbelastbare, untrennbare Verbindung mit dem adhäsiven Material zur Verklebung an der Gehäusekappe 18 beziehungsweise mit dem Spritzgussmaterial zur Herstellung der Gehäusekappe 18.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der Fasergebilde-Träger 46 in die Gehäusekappe 18 integriert ist und insbesondere bei der Herstellung der Gehäusekappe 18 beispielsweise über ein Spritzgussverfahren in diese integriert ist. Das Fasergebilde des Fasergebilde-Trägers 46 kann dabei insbesondere eine Faserverstärkung der Gehäusekappe 18 bilden.
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Auf die insbesondere dann über den Deckel 38 mindestens teilweise hinausragende Fasergebildestruktur der Gehäusekappe 18 kann dann die erste Keramikschicht 48 und darauf wiederum gegebenenfalls die Schicht 56 aufgetragen werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Gehäusekappe entfällt, wenn der Fasergebilde-Träger 46 beziehungsweise die Keramikschicht 50 direkt mit dem Füllmaterial 44 adhäsiv und formschlüssig verbunden wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Sensor bereitgestellt, welcher an seiner aktiven Seite, das heißt an der sensitiven Seite 34 eine hohe Robustheit gegenüber mechanischen Einwirkungen aufweist. Dabei wird aber die "sensorische" Leistung des Sensors 10 nicht beziehungsweise höchstens minimal beeinträchtigt, da die Schutzbeschichtung an der Gehäusekappe 18 mit dem elektrisch isolierenden Fasergebilde-Träger 46 elektromagnetisch neutral ist.
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Es lässt sich dadurch bei einem induktiven Sensor ein hoher Schaltabstand erreichen, wobei eine hohe Robustheit bei einfacher Fertigbarkeit erreicht wird.
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Die Kombination aus Fasergebilde-Träger 46 und erster Keramikschicht 48 beziehungsweise Fasergebilde-Träger 46 und erster Keramikschicht 48 und zweiter Keramikschicht 50 gegebenenfalls mit der Schicht 56 lässt sich "großflächig" vorherstellen und dann angepasst an die Kontur der sensitiven Seite 34 durch einfache Bearbeitung wie Schneiden konfektionieren. Eine Verbindung kann auf einfache Weise beispielsweise adhäsiv oder über Hinterspritzen erfolgen.
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Bei der Integration des Fasergebilde-Trägers 46 in die Gehäusekappe 80 lässt sich deren mechanische Robustheit vergrößern, wenn das Fasergebilde des Fasergebilde-Trägers 46 als Faserverstärkung ausgebildet ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches schematisch in 3 gezeigt ist, ist eine Kombination aus Fasergebilde-Träger 46 und (erster) Keramikschicht 48 (gegebenenfalls mit der Schicht 56) mit einer Platine 60 verbunden. Auf der Platine 60 ist insbesondere eine elektrische Schaltung angeordnet, welche (mit der Platine 60) in einem Gehäuseinnenraum des Gehäuses 12 positioniert ist.
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Die Kombination aus Fasergebilde-Träger 46 und Keramikschicht 48 ist insbesondere adhäsiv beispielsweise über eine Prepreg-Folie 62 mit der Platine 60 verbunden.
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In einem Gehäuseinnenraum 64 eines Sensors ist bei vielen Anwendungsfällen ein Füllmaterial 66 angeordnet. Dieses Füllmaterial 66 füllt Zwischenräume in dem Gehäuseinnenraum 64 aus und dient insbesondere zum Schutz einer entsprechenden elektronischen Schaltung (Erhöhung der Schutzklasse).
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Das Füllmaterial ist beispielsweise ein Harzmaterial oder Schaummaterial.
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Dieses Füllmaterial 66 kann dazu verwendet werden, um eine (alleinige oder zusätzliche) adhäsive Verbindung der Kombination mit dem Gehäuse 12 zu erreichen. Insbesondere kann das Füllmaterial auch in Poren des Fasergebilde-Trägers 46 eindringen und es wird dadurch eine Art von adhäsiver Verzahnung erreicht.
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Das Füllmaterial 44 kann alternativ mit der porösen Oberfläche der Beschichtung 50 adhäsiv und formschlüssig verbunden werden.
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Diese Verbindung der Kombination mit dem Gehäuse 12 über das Füllmaterial 66 kann dabei in Zusammenwirkung mit einer Verbindung der Kombination mit der Platine 60 erfolgen oder ohne eine solche Verbindung.
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Die adhäsive Verzahnungsverbindung über das Füllmaterial 66 kann die alleinige Verbindung der Kombination aus Fasergebilde-Träger und erster Keramikschicht 48 mit dem Gehäuse 12 sein oder es können noch zusätzliche Verbindungen vorgesehen sein wie beispielsweise Positionierung dieser Kombination an einer Gehäusekappe, die dann wiederum mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensor
- 12
- Gehäuse
- 14
- Gehäusekörper
- 16
- Stirnseite
- 18
- Gehäusekappe
- 20
- Innenraum
- 22
- Träger
- 24
- Auswertungseinrichtung
- 26
- Weiterer Träger
- 28
- Reaktives Bauteil
- 30
- Sensitive Einrichtung
- 32
- Anschlusseinrichtung
- 34
- Sensitive Seite
- 36
- Target
- 38
- Deckel
- 40
- Wandung
- 42
- Aufnahmeraum
- 44
- Füllmaterial
- 46
- Fasergebilde-Träger
- 48
- Erste Keramikschicht
- 50
- Zweite Keramikschicht
- 52
- Seite
- 54
- Oberfläche
- 56
- Schicht
- 58
- Oberfläche
- 60
- Platine
- 62
- Prepreg-Folie
- 64
- Gehäuseinnenraum
- 66
- Füllmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008001468 B4 [0002]
- DE 2927983 B2 [0003]
- DE 1948639 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- E. Hering, G. Schönfelder, Sensoren in Wissenschaft und Technik, Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2012 [0043]
- T. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Fericean, A. Forkl, Lineare Weg- und Abstandssensoren, Verlag Moderne Industrie, München 2004 [0043]
