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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zwischen einem Systemgehäuse einer elektrischen Maschine und einer Leistungselektronik einer elektrischen Antriebseinheit eines Fahrzeugs, wobei die elektrische Maschine mit der Leistungselektronik über mindestens eine Leiterbahn elektrisch verbunden ist, die zumindest teilweise mit einer Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial versehen ist und die sich zumindest teilweise durch eine Durchführung des Systemgehäuses in dessen Außenbereich erstreckt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Dichtungsanordnung zur Abdichtung einer Leistungselektronik gegen entstehende Medien oder Partikel einer elektrischen Maschine.
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Stand der Technik
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DE 101 30 117 A1 hat ein Gehäuse für einen Elektromotor zum Gegenstand, wobei zwischen dem Motorgehäuse und den verschiedenen Komponenten des Gehäusedeckels Dichtungen vorgesehen sind und dafür ein oder mehrere Dichtungsringe angespritzt sein können. Durch die vorgeschlagene Bauweise ergibt sich ein Gehäusedeckel mit Steckern und Buchsen für einen Elektromotor und einer darin integrierten Anschlussvorrichtung, die ein wasser- und schmutzdichtes Steckergehäuse für Leistungs- und Sensorleitungen ergeben. Zur Abdichtung können handelsübliche O-Ringe, Flachdichtungen oder am Gehäusedeckel angespritzte Elastomerdichtungen verwendet werden.
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DE 10 2015 206 616 A1 hat eine Leiterplatte zur elektronischen Funktionssteuerung für ein Fahrzeug zum Gegenstand. Die Leiterplatte ist derart umspritzt, dass eine Abdichtung gegenüber der Außenseite von auf die Leiterplatte wirkenden äußeren Einflüssen erreicht wird. Durch diese Umspritzung ist eine hermetische Verkapselung gegeben, so dass eine hohe Dichtigkeit gegenüber Gas und Flüssigkeiten jeglicher Art besteht. Somit kann die Leiterplatte mit darauf aufgebrachten Elektronikkomponenten zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen sowie sonstigen Anschlüssen direkt zum Beispiel in das Getriebe oder den Motor des Fahrzeugs integriert werden, da eine Verkapselung gegenüber heißen Medien, wie beispielsweise Getriebe oder Motoröl gegeben ist.
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DE 20 2005 010 447 U1 offenbart ein Dichtungselement zwischen einer Zylinderkopfhaube und einem Zylinderkopf mit integrierten elektrischen Komponenten, insbesondere der Elektronik für die Zündspule im Zündspulenkopf. Die Zündspule selbst ist mit einer zweiten Kunststoffkomponente mit der Zylinderkopfhaube verbunden. Diese ist in einem Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren komplett mit den elektrischen Komponenten herstellbar. In einer Ausführung wird die Dichtung der Zylinderkopfhaube ebenfalls im selben Zwei-Komponenten-Spritzgießprozess hergestellt, so dass dann kein zusätzlicher Arbeitsgang mehr erforderlich ist.
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Bei elektrischen Antriebseinheiten für elektrisch angetriebene Fahrzeuge wird ein E-Achsen-Modul eingesetzt, welches neben einer elektrischen Maschine auch eine Leistungselektronik umfasst. Die Leistungselektronik ist gegen im Betrieb auftretende Medien, wie beispielsweise Kondensattropfen sowie Schmutzpartikel zu schützen, um in der Leistungselektronik durch Einwirkung dieser äußeren Medien möglicherweise auftretende Kurzschlüsse oder Korrosionserscheinungen von vorneherein zu verhindern.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Dichtungsanordnung zwischen einem Systemgehäuse einer elektrischen Maschine und einer Leistungselektronik einer elektrischen Antriebseinheit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei die elektrische Maschine mit der Leistungselektronik über mindestens eine Leiterbahn elektrisch verbunden ist, die zumindest teilweise mit einer Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial versehen ist und die sich zumindest teilweise durch eine Durchführung des Systemgehäuses in dessen Außenbereich erstreckt. An der Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial der mindestens einen Leiterbahn ist ein flexibles, lippenförmiges Dichtelement aufgenommen, welches in seiner Montageposition in der Durchführung des Systemgehäuses die Durchführung in Richtung der Leistungselektronik durch Radialpressung abdichtet.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann bei der Montage der mindestens einen Leiterbahn in einer Durchführung des Systemgehäuses einer elektrischen Maschine eine Abdichtung erreicht werden, ohne dass ein separater Montageschritt erforderlich wird. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung werden zudem sich ergebende Toleranzen unmittelbar bei der Montage ausgeglichen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung ist das Dichtelement in gerader Ausführung, sich senkrecht zur Umspritzung aus Kunststoffmaterial erstreckend ausgeführt, oder es ist in einer gebogenen Ausführung gefertigt, die im Wesentlichen eine 45°-Umlenkung beschreibt.
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Durch beide Konfigurationen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung kann kundenspezifischen Anforderungen Rechnung getragen werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung ist das flexible, lippenförmige Dichtelement aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Silikon gefertigt.
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In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung gleicht das flexible, lippenförmige Dichtelement Montagetoleranzen der Leiterbahn innerhalb der Durchführung im Systemgehäuse aus. Dadurch kann ein separater Montageschritt eingespart werden.
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In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung bildet das flexible, lippenförmige Dichtelement in seiner Montageposition eine Radialpressung zur Begrenzungswand der Durchführung im Systemgehäuse aus.
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In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung ist das flexible, lippenförmige Dichtelement in einem Aufnahmebereich der Umspritzung aus Kunststoffmaterial befestigt, der durch eine erste und eine zweite Lippe begrenzt ist. Innerhalb des Aufnahmebereichs kann in vorteilhafter Weise eine Ausbildung einer stoffschlüssigen Fügung zwischen dem Material des lippenförmigen Dichtelements einerseits und dem Material der Umspritzung im Aufnahmebereich andererseits erreicht werden.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung ist das flexible, lippenförmige Dichtelement als Zwei-Komponenten-Umspritzung ausgeführt, dem Silikonmaterial der Dichtlippe und dem Kunststoffmaterial der Umspritzung.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung ist derart ausgebildet, dass diese an mindestens einer Leiterbahn mit Umspritzung aus Kunststoffmaterial zwischen dem Systemgehäuse der elektrischen Maschine und einer unterhalb des Systemgehäuses angeordneten Leistungselektronik vorgesehen ist.
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Alternativ kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung auch derart ausgebildet werden, dass diese an mindestens einer Leiterbahn mit Umspritzung aus Kunststoffmaterial zwischen dem Systemgehäuse der elektrischen Maschine und einer neben dem Systemgehäuse angeordneten Leistungselektronik untergebracht ist.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung derart auszubilden, dass diese an mindestens einer Leiterbahn mit einer Umspritzung aus Kunststoffmaterial zwischen dem Systemgehäuse der elektrischen Maschine einerseits und einer oberhalb des Systemgehäuses angeordneten Leistungselektronik andererseits verläuft.
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Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Dichtungsanordnung zur Abdichtung mindestens einer Leistungselektronik gegen Partikel und im Betrieb einer elektrischen Maschine auftretende weitere Medien.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass bei der Montage der mindestens einen Leiterbahn in der elektrischen Maschine oder in einem Systemgehäuse einer elektrischen Maschine kein weiteres Dichtelement innerhalb eines separaten Montageschrittes extra montiert werden muss. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist die Dichtungsanordnung vielmehr bereits an der Kunststoffumspritzung der mindestens einen Leiterbahn ausgebildet. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene flexible, lippenförmige Dichtelement bleibt im Servicefall bei Montage und Demontage immer an der richtigen Position, d. h. stets in seiner Montageposition in Bezug auf die Durchführung im Systemgehäuse der elektrischen Maschine oder im Gehäuse einer elektrischen Maschine, je nach Einbaufall.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in besonders vorteilhafter Weise eine Zwei-Komponenten-Umspritzung erreicht werden, so dass verhindert wird, dass im Motorraum des E-Achsen-Moduls entstehende Medien, beispielsweise Kondensattröpfchen, und Partikel, wie zum Beispiel Abrieb und Fertigungsschmutz, in Richtung der Leistungselektronik transportiert werden und dort höchst unerwünschte Kurzschlüsse oder Korrosionserscheinungen verursachen können.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung wird ein besonders effektiver Schutz der Leistungselektronik gegen Korrosion beziehungsweise Kurzschlussereignisse geschaffen, wobei diese oberhalb der elektrischen Maschine, unterhalb der elektrischen Maschine oder auch neben der elektrischen Maschine innerhalb eines E-Achsen-Moduls eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgesehen werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Darstellung eines flexiblen, lippenförmigen Dichtelements in gerader Ausführung, gefügt mit einer Umspritzung aus Kunststoffmaterial einer Leiterbahn
- 1.1 eine schematische Darstellung einer gebogenen Ausführung des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements und
- 2 eine Montageposition des erfindungsgemäß vorgeschlagenen flexiblen, lippenförmigen Dichtelements, aufgenommen an einer Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial in einer Durchführung eines Systemgehäuses einer elektrischen Maschine
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtanordnung, bei der eine Leiterbahn 10 zumindest teilweise mit einer Umspritzung 12 aus einem Kunststoffmaterial umgeben ist. In diese Umspritzung 12 aus einem Kunststoffmaterial ist ein Dichtelement 14 innerhalb eines Aufnahmebereichs 16 eingelassen. Die Verbindung des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 am Aufnahmebereich 16 kann beispielsweise durch eine Zwei-Komponenten-Umspritzung erreicht werden, wobei es sich bei dem Kunststoffmaterial, aus welchem das flexible, lippenförmige Dichtelement 14 gefertigt ist, bevorzugt um Silikon handelt.
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Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass der Aufnahmebereich 16 durch eine erste Lippe 18 und eine zweite Lippe 20 begrenzt sein kann. Innerhalb des Aufnahmebereichs 16 befindet sich beispielsweise ein Fuß 22 des flexiblen, lippenförmig ausgebildeten Dichtelements 14. Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsmöglichkeit ist das flexible, lippenförmige Dichtelement 14 der Dichtungsanordnung in gerader Ausführung 26 dargestellt. Darunter ist zu verstehen, dass sich das flexible, lippenförmige Dichtelement 14 senkrecht zur Umspritzung 12 aus Kunststoffmaterial in einer Radialerstreckung 24 in einer 90°-Winkel-Orientierung 28, bezogen auf die Umspritzung 12 aus Kunststoffmaterial, erstreckt.
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Bei der Leiterbahn 10, die in 1 dargestellt ist, kann es sich um eine einen rechteckförmigen Querschnitt oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Leiterbahn 10 handeln. Die Leiterbahn 10 ist zumindest teilweise von der Umspritzung 12 aus einem Kunststoffmaterial umgeben, welche die Basis beziehungsweise den Träger für den Aufnahmebereich 16 des flexiben, lippenförmigen Dichtelements 14 bildet.
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Das flexible, lippenförmige Dichtelement 14 gemäß der Darstellung in 1 ist demnach als eine Dichtlippe 34 beschaffen, die an ihrem Ende eine Dichtlippenspitze 36 aufweist.
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1.1 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14. Gemäß der Darstellung in 1.1 ist dieses in gebogener Ausführung 30 dargestellt. Darunter ist im vorliegenden Zusammenhang zu verstehen, dass in der gebogenen Ausführung 30 des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 dieses eine 45°-Umlenkung 32 beschreibt, in welcher die Dichtlippe 34 in Bezug auf den Aufnahmebereich 16 an der Umspritzung 12 aus Kunststoffmaterial ausgelenkt ist.
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Auch in der Darstellung gemäß 1.1 ist das flexible, lippenförmige Dichtelement 14 in einem Aufnahmebereich 16 an der Umspritzung 12 aus einem Kunststoffmaterial der Leiterbahn 10 aufgenommen. Auch in der Ausführungsvariante gemäß 1.1 kann die Verbindung der Kunststoffmaterialien der Umspritzung 12 einerseits sowie des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 andererseits mittels einer Zwei-Komponenten-Kunststoffumspritzung gefertigt werden, so dass sich innerhalb des Aufnahmebereichs 16 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Material der Umspritzung 12 aus Kunststoffmaterial und dem Material des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 ergibt.
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Mit der Ausführungsvariante des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 gemäß 1 in gerader Ausführung 26 lassen sich größere Durchmesser aufweisende Durchführungen 66 innerhalb eines Systemgehäuses 52 wirkungsvoll abdichten, während bei der gebogenen Ausführung 30 des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 gemäß der Darstellung in 1.1 kleinere Durchmesser von Durchführungen 66 (vgl. Darstellung gemäß 2) abgedichtet werden können.
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2 zeigt das erfindungsgemäß vorgeschlagene flexible, lippenförmige Dichtelement 14 in einer Montageposition 60 innerhalb einer Durchführung 66 eines Systemgehäuses 52 einer elektrischen Maschine 50. Das Systemgehäuse 52 oder Gehäuse einer elektrischen Maschine 50 umfasst entsprechend der Anzahl von Leiterbahnen 10, die sich zu einer Leistungselektronik 56 erstrecken, eine entsprechende Anzahl von Durchführungen 66. Wie in der Darstellung gemäß 2 angedeutet ist, befindet sich eine hier nicht näher dargestellte elektrische Maschine 50 beziehungsweise deren Systemgehäuse 52 in einer Einbauposition 54 oberhalb einer Einbauposition 58 einer Leistungselektronik 56. Im Betrieb der elektrischen Maschine 50 kann Abrieb entstehen oder es bilden sich Schmiermitteltröpfchen oder kondensierendes Wasser, die, wie in 2 angedeutet, als Partikel oder Kondensattropfen 64 der Wirkung 62 der Schwerkraft folgend in die Durchführung 66 gelangen. Wäre kein Dichtelement 14 vorhanden, so könnten derartige Partikel beziehungsweise Kondensattröpfchen 64 oder weiter im Betrieb der elektrischen Maschine 50 entstehende Medien ungehindert entlang der Leiterbahn 10 beziehungsweise entlang von deren Umspritzung 12 aus einem Kunststoffmaterial in Richtung der Leistungselektronik 56 gelangen, womit deren Komponenten einer Korrosionsgefahr beziehungsweise einer Kurzschlussgefahr ausgesetzt wären.
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Wie in 2 dargestellt, ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung mit dem flexiblen, lippenförmigen Dichtelement 14 die Durchführung 66 des Systemgehäuses 52 in Richtung eines Außenbereichs 70 und einer im Außenbereich 70 angeordneten Leistungselektronik 56 abgedichtet. Die in 2 angedeuteten Partikel beziehungsweise Kondensattropfen 64, die durch die Wirkung 62 der Schwerkraft in vertikaler Richtung nach unten in die Durchführung 66 absinken, werden durch das in seiner Montageposition 60 befindliche flexible, lippenförmige Dichtelement 14 aufgefangen. Dieses liegt mit seiner, beispielsweise eine 45°-Umlenkung 32 aufweisenden Dichtlippe 34 an der Innenwand der Durchführung 66 unter Ausbildung einer Radialpressung an. Dadurch wird ein weiterer Transport möglicherweise in die Durchführung 66 gelangter Partikel 64 beziehungsweise Kondensattropfen 64 in Richtung der in der Einbauposition 58 befindlichen Leistungselektronik 56 wirksam unterbunden. Bei der Montage der Leiterbahn 10, die mit der Umspritzung 12 aus einem Kunststoffmaterial versehen ist, ist bereits innerhalb des Aufnahmebereichs 16 das flexible, lippenförmige Dichtelement 14 in Gestalt der Dichtlippe 34 vormontiert. Wird die Leiterbahn samt Umspritzung 12 aus Kunststoffmaterial in die Durchführung 66 eingeschoben, schmiegen sich die Flanken der Dichtlippe 34 an die Begrenzungswand der Durchführung 66 an und bilden mit dieser besagte Radialpressung aus. Durch die Auslenkung des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 bei der Montage in der Durchführung 66 werden einerseits Fertigungstoleranzen ausgeglichen, andererseits erfolgt die Ausbildung einer Dichtungsanordnung, ohne dass ein separater Arbeitsschritt erforderlich wäre. Vielmehr wird bei der Montage der Leiterbahn 10 im Systemgehäuse 52 der elektrischen Maschine 50 unmittelbar die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung ausgebildet. Diese ist derart dimensioniert, dass im Betrieb der elektrischen Maschine 50 entstehende Medien, zum Beispiel aufgrund von Kondensation beziehungsweise Partikelabrieb oder Fertigungsschmutz nicht in Richtung der hier beispielsweise unterhalb des Systemgehäuses 52 in der Einbauposition 58 angeordneten Leistungselektronik 56 transportiert werden können. Auf diese Weise werden an der Leistungselektronik 56 Kurzschlüsse und das Auftreten von Korrosionserscheinungen wirksam unterbunden.
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Wird die Leistungselektronik 56 abweichend von der Darstellung gemäß 2 neben der elektrischen Maschine 50 oder über dieser positioniert, so kann die in 2 dargestellte Dichtungsanordnung mit dem ausgelenkten flexiblen, lippenförmigen Dichtelement 14 in seiner Montageposition 60 ebenso einen wirksamen Schutz der Leistungselektronik 56 gegen eindringende Partikel beziehungsweise kondensierendes Wasser oder andere aggressive Eigenschaften aufweisende Medien in wirkungsvoller Weise abgedichtet werden.
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Sämtlichen Einbaupositionen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtungsanordnung unter Verwendung des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 ist gemeinsam, dass separate Montageschritte zur Abdichtung der Durchführungen 66 im Gehäuse oder im Systemgehäuse 52 einer elektrischen Maschine 50 entfallen können. Es sind keine zusätzlichen Montageschritte erforderlich, ferner lassen sich bei der Fertigung auftretende Toleranzen durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtungsanordnung unter Verwendung des flexiblen, lippenförmigen Dichtelements 14 wirksam ausgleichen, ohne dass aufwändige Justage oder Nacharbeiten erforderlich wären.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10130117 A1 [0002]
- DE 102015206616 A1 [0003]
- DE 202005010447 U1 [0004]
