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Die Erfindung betrifft eine Wandlervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2007 048 472 A1 ist bereits eine Wandlervorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens zwei zueinander drehbaren Wandlerbauteilen, die wenigstens einen Betriebsmittelführungskanal ausbilden, und mit einer Dichteinheit, die wenigstens ein Dichtelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, zur Begrenzung des wenigstens einen Betriebsmittelführungskanals die beiden Wandlerbauteile gegeneinander zu dichten, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders vorteilhafte Betriebsmittelführung innerhalb der Wandlervorrichtung zu ermöglichen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Wandlervorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens zwei zueinander drehbaren Wandlerbauteilen, die wenigstens einen Betriebsmittelführungskanal ausbilden, und mit einer Dichteinheit, die wenigstens ein Dichtelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, zur Begrenzung des wenigstens einen Betriebsmittelführungskanals die beiden Wandlerbauteile gegeneinander zu dichten.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Dichtelement zumindest zwei unter einem Winkel ungleich 180 Grad zueinander angeordnete Teilbereiche aufweist. Dadurch kann ein Dichtelement bereitgestellt werden, mittels dessen sowohl ein axialer Versatz als auch ein radialer Versatz zwischen den beiden Wandlerbauteilen ausgeglichen werden kann. Dadurch kann eine Betriebsmittelleckage durch die Dichteinheit minimiert werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Betriebsmittelführung innerhalb der Wandlervorrichtung realisiert werden kann. Unter einem „Dichten der Wandlerbauteile gegeneinander” soll insbesondere verstanden werden, dass ein Betriebsmittelfluss durch eine Anordnung in Bezug auf einen Fehler der Dichteinheit reduziert wird, wobei die Reduktion vorteilhafterweise zumindest 50% beträgt. Weiter soll unter einem „Betriebsmittelführungskanal” eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein Betriebsmittel zu einem Verbraucher hin oder von einem Verbraucher weg zu leiten. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Der Winkel, unter dem die beiden Teilbereiche zueinander angeordnet sind, beträgt in einem Auslieferzustand vorzugsweise zumindest 90 Grad und/oder höchstens 170 Grad, wobei ca. 135 Grad besonders vorteilhaft sind.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Teilbereiche als ein im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufender Radialteil ausgebildet ist. Dadurch kann der radiale Versatz bzw. ein radiales Spiel zwischen den beiden Wandlerbauteilen einfach ausgeglichen werden. Die Dichteinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, einen radialen Versatz von zumindest 0,8 mm, vorzugsweise von zumindest 1,0 mm auszugleichen. Unter einem „im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufender Radialteil” soll dabei insbesondere ein Teil des Dichtelements verstanden werden, das eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, die mit einer Hauptrotationsachse der Wandlervorrichtung einen Winkel von zumindest 45 Grad einschließt. Vorzugsweise schließt das Radialteil insbesondere in montiertem Zustand mit der Hauptrotationsachse einen Winkel zwischen 75 Grad und 90°Grad ein.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Teilbereiche als ein im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Axialteil ausgebildet ist. Dadurch kann der axiale Versatz bzw. ein axiales Spiel zwischen den beiden Wandlerbauteilen einfach ausgeglichen werden. Die Dichteinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, einen axialen Versatz von zumindest 1,5 mm, vorzugsweise von zumindest 2,0 mm auszugleichen. Unter einem „im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Axialteil” soll dabei insbesondere ein Teil des Dichtelements verstanden werden, das eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, die mit einer Hauptrotationsachse der Wandlervorrichtung einen Winkel kleiner als 45 Grad einschließt. Das Axialteil schließt insbesondere in montiertem Zustand mit der Hauptrotationsachse vorzugsweise einen Winkel zwischen 0 Grad und 15 Grad ein.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass zumindest die Teilbereiche des Dichtelements aus einem elastischen Dichtmaterial ausgebildet sind. Dadurch kann insbesondere der axiale Versatz vorteilhaft ausgeglichen werden. Unter „elastisch” soll dabei insbesondere eine Verformbarkeit des Dichtelements insbesondere in Bezug auf eine auf das Dichtelement wirkenden Zug- oder Druckkraft verstanden werden, wobei das Dichtelement nach Wegfall der Zug- oder Druckkraft wieder seine ursprüngliche Form annimmt.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Dichtelement einen Memoryeffekt aufweist. Dadurch kann eine vorteilhafte Kraft für die Dichtung der beiden Bauteile bereitgestellt werden. Unter einem „Memoryeffekt” soll insbesondere verstanden werden, dass die beiden Teilbereiche stets einer Anordnung zueinander entgegenstreben, die einer bei einer Fertigung des Dichtelements vorgegebenen Anordnung im Auslieferungszustand entspricht. Insbesondere soll darunter verstanden werden, dass sicher bei einer Änderung eines Winkels, unter dem die beiden Teilbereiche in einem unbelasteten Zustand zueinander angeordnet sind, eine Kraft einstellt, durch die der geänderte Winkel wieder dem ursprünglichen Wert zustrebt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Dichteinheit zweiteilig ausgeführt ist. Dadurch kann eine einfache konstruktive Ausgestaltung bei einer hohen Montagesicherheit und einer guten Dichtheit erreicht werden. Unter „zweiteilig” soll diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Dichteinheit zumindest zwei fest miteinander verbundene Teile aufweist, die vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialen bestehen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Dichteinheit ein Befestigungselement zur Befestigung des Dichtelements an einem der Wandlerbauteile, das aus einem gegenüber dem elastischen Dichtmaterial steiferen Material gefertigt ist. Dadurch kann die Dichteinheit vorteilhaft und sicher mit dem entsprechenden Wandlerbauteil verbunden werden.
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Vorzugsweise ist das Befestigungselement als eine Hülse ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, form- und/oder kraftschlüssig mit dem Wandlerbauteil verbunden zu werden. Dadurch kann eine Montage der Dichteinheit besonders einfach und schnell erfolgen.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Dichtelement zumindest teilweise radial innerhalb des Befestigungselements angeordnet ist. Dadurch kann eine einfache Montage bei vorteilhafter Bauraumausnutzung erreicht werden. Unter „zumindest teilweise radial innerhalb” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Dichteinheit zumindest eine Querschnittsebene senkrecht zu der Hauptrotationsebene aufweist, in der das Dichtelement innerhalb des Befestigungselements angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Dichtelement vollständig innerhalb des Befestigungselements angeordnet, d. h. dass das Dichtelement in einer Projektionsebene senkrecht zu der Hauptebene einen Bereich einnimmt, der innerhalb eines von dem Befestigungselement aufgespannten Raumbereichs liegt.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das mit der Dichteinheit fest verbundene Wandlerbauteil den wenigstens einen Betriebsmittelführungskanal radial nach außen begrenzt. Dadurch kann eine einfache Anordnung und Montage der Dichteinheit erreicht werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Dichteinheit dazu vorgesehen ist, auf einen Außenumfang des Wandlerbauteils aufgesteckt zu werden. Dadurch kann die Dichteinheit besonders einfach an dem Wandlerbauteil montiert werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Wandlervorrichtung in einem Querschnitt mit einer erfindungsgemäßen Dichteinheit,
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2 die Dichteinheit in einem Auslieferungszustand und
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3 die Dichteinheit in einem Einbauzustand.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Wandlervorrichtung. Die Wandlervorrichtung ist als ein Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs ausgebildet. Die Wandlervorrichtung umfasst eine mit einer Brennkraftmaschine verbindbare Antriebseinheit 20 sowie eine mit einer Getriebevorrichtung 21 verbindbare Abtriebseinheit 22. Zur Übertragung eines Drehmoments umfasst die Wandlervorrichtung einen hydrodynamischen Wandler 24. Die Abtriebseinheit 22 umfasst eine Abtriebswelle 23, die einen Teil der Wandlervorrichtung durchsetzt.
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Der Wandler 24, der ein Pumpenrad 25, ein Turbinenrad 26 und ein Leitrad 27 umfasst, leitet ein Antriebsmoment, das an der Antriebseinheit 20 des Wandlers 24 eingeleitet wird, an die Abtriebseinheit 22 weiter. Um den Wandler 24 zu überbrücken, weist die Wandiervorrichtung eine Wandlerüberbrückungskupplung 28 auf, mittels der die Antriebseinheit 20 drehfest mit der Abtriebseinheit 22 verbunden werden kann. Zur Dämpfung von Drehschwingungen weist die Wandlervorrichtung einen Torsionsdämpfer 29 auf, der wirkungsmäßig zwischen der Wandlerüberbrückungskupplung 28 und der Abtriebseinheit 22 angeordnet ist. Entlang einer Hauptrotationsachse 30 der Wandlervorrichtung ist eingangsseitig die Wandlerüberbrückungskupplung 28, mittig der Torsionsdämpfer 29 und ausgangsseitig der Wandler 24 angeordnet.
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Die Wandlerüberbrückungskupplung 28 umfasst einen drehfest mit der Antriebseinheit 20 verbundenen Innenlamellenträger 31 und einen drehfest einem Eingangsflansch 32 des Torsionsdämpfers 29 verbundenen Außenlamellenträger 33. Über den Innenlamellenträger 31 wird das Antriebsmoment in die Wandlerüberbrückungskupplung 28 eingeleitet. Der Torsionsdämpfer 29 ist als ein zweistufiger Dämpfer ausgeführt. Ein Torsionsdämpferflansch 34 des Torsionsdämpfers 29 ist drehfest mit der Abtriebswelle 23 verbunden. Die Abtriebswelle 23 durchsetzt den Wandler 24, den Torsionsdämpfer 29 und zumindest einen Teil der Wandlerüberbrückungskupplung 28.
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Die Wandlervorrichtung umfasst ein drehfest mit der Antriebseinheit 20 verbundenes Wandlergehäuse 35. Der Innenlamellenträger 31 ist mittels eines Blechs ausgebildet, das form- und kraftschlüssig mit dem Wandlergehäuse 35 verbunden ist. Weiter weist das Wandlergehäuse 35 ein Stützelement für den Innenlamellenträger 31 auf. Über das Stützelement wird eine äußere Endlamelle des Innenlamellenträgers 31 gegen axiale Krafteinwirkungen abgestützt. Das Stützelement ist einstückig mit dem Wandlergehäuse 35 ausgeführt.
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Die Antriebseinheit 20 ist über das Wandlergehäuse 35 drehfest mit dem Pumpenrad 25 des Wandlers 24 verbunden. Zur Anbindung des Turbinenrads 26 umfasst die Wandlervorrichtung einen Turbinenflansch 36, der drehfest mit der Abtriebseinheit 22 verbunden ist. Der Turbinenflansch 36 ist teilweise einstückig mit dem Torsionsdämpferflansch 34 ausgeführt. Zur Fixierung des Leitrads 27 umfasst die Wandlervorrichtung eine Statorwelle 37. Die Statorwelle 37 ist drehfest mit einem nicht näher dargestellten Getriebegehäuse verbunden. Zur Anbindung des Leitrads 27 an die Statorwelle 37 umfasst die Wandlervorrichtung einen Freilauf 38, der das Leitrad 27 für eine erste Drehrichtung drehfest mit der Statorwelle 37 verbindet und für eine zweite Drehrichtung drehbar auf der Statorwelle 37 lagert. Die Statorwelle 37 ist als eine Hohlwelle ausgebildet. Die Abtriebswelle 23 durchsetzt die Statorwelle 37. Das Wandlergehäuse 35 ist ausgangsseitig ebenfalls in Form einer Hohlwelle ausgebildet und wird von der Statorwelle 37 durchsetzt.
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Zur Versorgung des Wandlers 24 und der Wandlerüberbrückungskupplung 28 umfasst die Wandlervorrichtung verschiedene Betriebsmittelführungskanäle 12, 13, 14. Die Betriebsmittelführungskanäle 12, 13, 14 sind durch unterschiedliche, zueinander drehbare Wandlerbauteile 10, 11, 39, 40 ausgebildet.
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Die beiden Betriebsmittelführungskanäle 12, 13 sind hydraulisch direkt miteinander verbunden. Sie sind für einen Betriebsmittelzulauf vorgesehen. Der Betriebsmittelführungskanal 14 ist von den beiden anderen Betriebsmittelführungskanälen 12, 13 getrennt. Er ist für einen Betriebsmittelablauf vorgesehen. Ein über die Betriebsmittelführungskanäle 12, 13 zugeführtes Betriebsmittel durchströmt zunächst die Wandlerüberbrückungskupplung 28, dann den Wandler 24 und wird über den Betriebsmittelführungskanal 14 wieder abgeführt. Mittels der Betriebsmittelführungskanäle 12, 13, 14 ist ein Kühlkreislauf der Wandlervorrichtung ausgebildet.
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Das Wandlerbauteil 10 ist als die Statorwelle 37 ausgebildet. Das Wandlerbauteil 11 ist als der Torsionsdämpferflansch 34 bzw. der Turbinenflansch 36 ausgebildet. Das Wandlerbauteil 39 ist als die Abtriebswelle 23 ausgebildet. Das Wandlerbauteil 40 ist mittels des Wandlergehäuses 35 ausgebildet. Der Betriebsmittelführungskanal 12 ist somit durch die Statorwelle 37 und die Abtriebswelle 23 begrenzt. Der Betriebsmittelführungskanal 13 ist durch den Turbinenflansch 36 und die Abtriebswelle 23 begrenzt. Der Betriebsmittelführungskanal 14 ist durch das Wandlergehäuse 35 und die Statorwelle 37 begrenzt.
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Zur Trennung der Betriebsmittelkanäle 12, 13 von dem Betriebsmittelkanal 14 umfasst die Wandlervorrichtung eine Dichteinheit 15, die die beiden Wandlerbauteile 10, 11 gegeneinander dichtet. Die Dichteinheit 15 begrenzt die beiden Betriebsmittelkanäle 12, 13. Sie verhindert einen direkten Betriebsmittelaustausch zwischen den Betriebsmittelkanälen 12, 13 und dem Betriebsmittelkanal 14.
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Die Dichteinheit 15 umfasst ein Dichtelement 16, das in einem Anlieferzustand zwei unter einem Winkel von ca. 135 Grad angeordnete Teilbereiche 17, 18 aufweist. Der erste Teilbereich 17 ist als ein in radialer Richtung verlaufender Radialteil ausgebildet. Der zweite Teilbereich 18 ist als ein in axialer Richtung verlaufender Axialteil ausgebildet. In montiertem Zustand sind die beiden Teilbereiche 17, 18 unter einem Winkel von ca. 90 Grad zueinander angeordnet. Der Teilbereich 18 verläuft dann im Wesentlichen entlang der Hauptrotationsachse 30. Der Teilbereich 17 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptrotationsachse 30. Die beiden Teilbereiche 17, 18 bilden das Dichtelement 16 L-förmig aus. Schenkel des L-förmig ausgebildeten Dichtelements 16 bilden den Axialteil und den Radialteil. Die beiden Teilbereiche 17, 18 des Dichtelements 16 sind in etwa gleich groß.
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Das Dichtelement 16 ist einstückig ausgeführt. Die beiden Teilbereiche 17, 18 sind aus einem gleichen Dichtmaterial gefertigt. Das Dichtmaterial, aus dem das gesamte Dichtelement 16 gefertigt ist, ist als ein elastischer Kunststoff ausgebildet. Das Dichtmaterial ist als Polymer ausgebildet. Eine Grundsubstanz des Dichtmaterials ist Polytetrafluorethylen (PTFE). Ein Anteil von 15% des Dichtmaterials ist als Glasfaser ausgebildet. Ein weiterer Anteil von 5% ist als Graphit ausgebildet. Das so ausgebildete Dichtmaterial weist einen Memoryeffekt auf. Das Dichtelement 16 nimmt nach einer Verformung, die durch äußere Krafteinflüsse herbeigeführt wird, selbstständig wieder seine Ausgangsform ein. Eine Zugfestigkeit des Dichtelements 16 beträgt zumindest 14 N/mm2. Eine Reißdehnung beträgt zumindest 150%.
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Die Dichteinheit 15 ist zweiteilig ausgeführt. Sie umfasst das aus dem Dichtmaterial gefertigte Dichtelement 16 und ein Befestigungselement 19, mittels dessen das Dichtelement 16 an einem der Wandlerbauteile 10, 11 befestigt ist. Das Befestigungselement 19 ist aus einem starren Material gefertigt. Das Befestigungselement 19 ist als ein Blechbauteil ausgebildet. Es weist eine Blechdicke von 0,75 mm auf. Als ein Korrosionsschutz ist das Befestigungselement 19 phosphatiert.
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Mittels des Befestigungselements 19 ist die Dichteinheit 15 an das als der Turbinenflansch 36 ausgebildete Wandlerbauteil 11 angebunden. Das Wandlerbauteil 11 weist einen Außendurchmesser auf, der an einen Innendurchmesser des Befestigungselements 19 angepasst ist. Das Befestigungselement 19 ist teilweise als eine Hülse ausgebildet, die form- bzw. kraftschlüssig mit dem Wandlerbauteil 11 verbunden ist. Eine Montage der Dichteinheit 15 erfolgt durch Aufstecken des Befestigungselements 19 auf das Wandlerbauteil 11 entlang der Hauptrotationsachse 30.
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Das Wandlerbauteil 11, an das die Dichteinheit 15 mittels des Befestigungselements 19 angebunden ist, begrenzt den Betriebsmittelführungskanal 13 radial nach außen. Das Befestigungselement 19 ist radial außen auf dem Wandlerbauteil 11 angeordnet. Das Wandlerbauteil 11 ist somit teilweise radial innerhalb des Befestigungselements 19 angeordnet.
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Das Befestigungselement 19 ist L-förmig ausgebildet. Es weist zwei Teilbereiche 41, 42 auf, die unter einem Winkel ungleich 180 Grad zueinander angeordnet sind. Der Teilbereich 41 ist als ein Radialteil des Befestigungselements 19 ausgebildet. Er ist fest mit dem ersten Teilbereich 17 des Dichtelements 16 verbunden. Der Teilbereich 42 ist als ein Axialteil ausgebildet. Er ist form- bzw. kraftschlüssig mit dem Wandlerbauteil 11 verbunden.
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Die beiden Teilbereiche 41, 42 des Befestigungselements 19 sind unter einem Winkel von ca. 90 Grad zueinander angeordnet. Ausgehend von dem Teilbereich 42 des Befestigungselements 19 ist der Teilbereich 41 radial nach innen gerichtet. Der Teilbereich 17 des Dichtelements 16 ist ausgehend von dem Teilbereich 18 des Dichtelements 16 radial nach außen gerichtet. Der Teilbereich 17 des Dichtelements 16 und der Teilbereich 41 des Befestigungselements 19 sind parallel zueinander angeordnet. Die Dichteinheit 15 ist somit U-förmig ausgebildet. Das Befestigungselement 19 und das Dichtelement 16 sind in den Teilbereichen 17, 41 mittels einer Verklebung stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Ein Teil des Wandlerbauteils 11, an dem das Befestigungselement 19 befestigt ist, ist radial zwischen den beiden Teilbereichen 18, 42 angeordnet. Innenseiten der Teilbereiche 18, 42 sind dem Wandlerbauteil 11 zugewandt. Eine Außenseite des Dichtelements 16 ist dem Wandlerbauteil 10 zugewandt. Die Außenseite des Dichtelements 16 liegt in montiertem Zustand an dem Wandlerbauteil 10 an. Die Außenseite weist eine Prägung 43 auf. Die Prägung 43 ist als eine Geradprägung ausgeführt. In Bezug auf eine Betriebsmittelförderung ist sie damit neutral.
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Das Wandlerbauteil 10 durchsetzt die Dichteinheit 15. Das Dichtelement 16 liegt plan an dem Wandlerbauteil 10 ein. Das Wandlerbauteil 10 kann entlang der Hauptrotationsachse 30 verschoben werden, ohne dass die durch die Dichteinheit 15 bereitgestellte Dichtwirkung nennenswert beeinflusst wird. Ein radialer Versatz des Wandlerbauteils 10 relativ zu dem Wandlerbauteil 11 wird durch den elastischen Teilbereich 17 des Dichtelements 16 ausgeglichen. In radialer Richtung beträgt ein durch die Dichteinheit 15 ausgleichbares Spiel ca. 1 mm. In axialer Richtung beträgt ein durch die Dichteinheit 15 ausgleichbares Spiel ca. 2 mm. Ein Montagefreigang der Dichteinheit 15 beträgt ca. 5 mm.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007048472 A1 [0002]
