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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung.
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Aus der
DE 197 14 784 A1 ist ein Kompaktantrieb bekannt, der einen Elektromotor umfasst, an dessen einer Stirnseite ein Getriebe und an dessen anderer Stirnseite ein Umrichter angeordnet ist. Dabei muss der Elektronikbereich beziehungsweise der Motorbereich gegen das Getriebe abgedichtet werden. Nachteilig ist dabei, dass eine große axiale Länge vorhanden ist und nur an einer Stirnseite des Kompaktantriebs ein Abtrieb zur Verfügung gestellt werden kann.
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Aus der
JP 2002336305 A ist ein Getriebemotor bekannt, der allerdings keinen Umrichter umfasst. Außerdem gibt es zwischen Getriebe, Motor und Bremse sowie den zugehörigen Gehäuseteilen Schnittstellen, welche präzise gefertigt werden müssen und somit aufwendig und kostspielig sind.
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Aus der
DE 196 22 396 A1 ist ein Umrichter bekannt, welcher axial an einem Elektromotor hinter dessen Lüfter montiert wird und somit von dessen Lüfterstrom gekühlt wird. Allerdings ist somit ein großer Bauraum notwendig und außerdem ein Lüfter, der Umgebungsluft vorbeileiten können muss.
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Aus der
DE 102 07 760 ist ein Verstellgetriebe bekannt, das allerdings ein großes Bauvolumen und eine Schnittstelle zum Rotor des Motors hin benötigt.
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Aus der
DE 198 48 324 A1 ist eine Kupplung bekannt, die allerdings zusätzliche aufwendige und kostspielige Bearbeitungen der drehbar gelagerten Teile erfordert. Insbesondere ist nicht nur die Sonne und die Rotorwelle sondern auch eine Kupplungshülse umfasst. Höhere Anzahl von Teilen bedeuten aber auch höhere Lagerkosten.
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Aus der
EP 1 081 827 A1 ist ein Elektrowerkzeug bekannt, bei dem ein Getriebe von einem Elektromotor antreibbar ist, wobei allerdings eine aufwendig zu fertigende Schnittstelle zwischen den Gehäuseteilen des Motors und des Getriebes vorgesehen ist.
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Aus der
DE 43 09 559 ist ein achsversetztes Winkelgetriebe bekannt, also Spiroplangetriebe, welches mit einem Elektromotor verbindbar und von diesem antreibbar ist.
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Aus der
DE 199 01 841 C2 ist eine Anordnung bekannt, bei der unter Umständen Wasser und/oder Reinigungsmittel in den atmosphärischen Raum der Rollmembran eindringen kann, Nachteiligerweise können Korrosion der teile und Schäden an den Wellendichtringen die Folge sein, die zum Ausfall einer Komponente führen können.
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Aus der
DE 3923530 A1 ist ein Druckkompensator mit einer für Gas semipermeablen Membran bekannt.
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Aus der
GB 651565 A ist ein verbesserter elektrohydraulischer Aktor bekannt.
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Aus der
EP 0600271 A1 ist ein Druckkompensator für einen Elektromotor bekannt.
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Aus der
DE 19500350 A1 ist eine Hydraulikeinheit für eine Hydraulikregelung bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einsatz für hygienische und andere Bereiche weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Vorrichtung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Vorrichtung sind, dass zwischen einem ersten und einem zweiten Raumbereich eine erste Membran angeordnet zwischen einem letzten Raumbereich und der Umgebung der Vorrichtung eine letzte Membran angeordnet ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung besonders in hygienischen Bereichen, wie Lebensmittelproduktion oder dergleichen, einsetzbar ist. Denn es ist in besonders sicherem Maße das Austreten von Schmierstoff verhindert. Selbst wenn das Getriebe oder der Antrieb erhitzt wird, kann der Schmierstoff nicht austreten, da eine Membran sich in den Raumbereich der Elektronik ausdehnt. Dieser wiederum ist nochmals über eine Membran gegen die Umgebung abgesichert.
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Das genannte Erhitzen ist beispielsweise dadurch bewirkt, dass die Arbeitstemperaturen veränderlich sind. Bei ausgeschaltetem Zustand sinkt die Arbeitstemperatur auf Umgebungstemperatur ab. Bei dauerhaft vorgesehener Nennlast steigt die Temperatur auf einen hohen Wert. Bei den zugehörigen Temperaturübergängen würde ohne Druckausgleich durch die Membranen ein hoher Überdruck beispielsweise im Getriebebereich entstehen. Dies würde dazu führen können, dass Schmierstoff aus Lager und Dichtung austreten könnte, wenn ein gewisser kritischer Wert überschritten wäre. Durch den Druckausgleich wird diese Gefahr vermieden.
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Mittels der ersten Membran wird jedoch das Volumen der Luft des Getriebebereichs in den Raumbereich der Elektronik hinein ausgedehnt. Der Überdruck wird mittels der zweiten Membran gegen die Umgebung hin abgebaut.
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Selbst wenn die erste Membran leicht undicht werden würde, würde Schmierstoff nur in den Elektronikbereich eindringen und nicht sofort die zweite Membran verstopfen oder gar in die Umgebung eindringen.
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Reinigungsmittel kann nicht durch die letzte Membran eindringen. Selbst wenn jedoch Spuren eindringen würden, wäre dies fern gehalten von der ersten Membran, weil die Spuren sich im Raumbereich verteilen. Somit ist die erste Membran geschützt und ebenso das Getriebeinnere. Wellendichtringe sind somit weniger beschädigbar.
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Bei der Erfindung ist auch wichtig, dass die Vorrichtung insgesamt zwar eine Funktion ausführt, wobei allerdings innerhalb der Vorrichtung die Raumbereiche jeweils verschiedene Funktionsteile umfassen, wie beispielsweise mechanische oder elektromechanische oder elektronische Funktionsteile. Im mechanischen Teil sind beispielsweise Verzahnungsteile, Wellen und Schmierstoff vorgesehen, aber keine elektrischen Bauteile oder elektrische Spulen oder elektrische Drähte. Im elektromechanischen Bereich sind beispielsweise bestrombare Spulenwicklungen oder mit Strom beschickbare Leitungen vorgesehen, aber keine elektronischen Bauelemente. Im elektronischen Bereich sind beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Halbleiterschalter und/oder integrierte Halbleiter-Chip-Bauelemente vorgesehen. Sensoren sollen dabei außer Betracht bleiben.
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Erfindungsgemäß ist die erste Membran undurchlässig für Gase und Flüssigkeiten, insbesondere für Schmierstoffe und Luft sowie Wasser. Von Vorteil ist dabei, dass die letzte Membran geschützt ist vor dem Schmierstoff.
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Erfindungsgemäß ist die letzte Membran semipermeabel. Von Vorteil ist dabei, dass die Membran nicht verstopft werden kann durch Schmierstoff oder dergleichen. Sie ist nur für den Luft- oder Gasdruckausgleich vorgesehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die letzte Membran undurchlässig für Wasser und/oder Schmierstoff, wie Schmieröl oder Schmierfett. Von Vorteil ist dabei, dass kein Schmierstoff an die Umgebung austreten kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die letzte Membran durchlässig für Gase, wie Luft. Von Vorteil ist dabei, dass ein Luftdruckausgleich einfach und schnell herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Raumbereich von einem Getriebe oder einem Elektromotor umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass Erwärmungen dieser Bereiche und dadurch bewirkte Luftdruckerhöhungen nicht direkt an die Umgebung sondern über den Elektronik-Raumbereich abgebbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Getriebe Schmierstoff. Von Vorteil ist dabei, dass Schmierstoff verwendbar ist, obwohl die Vorrichtung in hygienischer Umgebung, wie Lebensmittelproduktion einsetzbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der letzte Raumbereich einer elektronischen Schaltung zugeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass diese in einem Deckel als Gehäuseteil vorsehbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Membran aus einem elastischen Kunststoff gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass sie einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung ein Antrieb, umfassend zumindest ein Getriebe, einen dieses antreibenden Elektromotor und eine diesen versorgende elektronische Schaltung, wie Frequenzumrichter oder dergleichen. Von Vorteil ist dabei, dass ein Kompaktantrieb in hygienischer Umgebung installierbar ist, auch wenn er ein Getriebe mit Schmierstoff umfasst.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt dasjenige erste Gehäuseteil, in welchem die erste Membran vorgesehen, zumindest ein Lager einer Welle des Getriebes auf und zumindest ein Lager der Rotorwelle des Elektromotors. Von Vorteil ist dabei, dass ein sehr kompakter Antrieb herstellbar ist. Denn das Gehäuseteil nimmt nicht nur die Lager auf sondern auch die erste Membran. Dabei ist es auch vorsehbar, dass die erste Membran nicht direkt in einer Ausnehmung des Gehäuseteils vorgesehen ist sondern in einer Komponente, wie Schraube oder dergleichen, welche in der Ausnehmung verbindbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung an einem zweiten Gehäuseteil vorgesehen, welches dicht verbindbar ist mit dem ersten Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass das zweite Gehäuseteil schnell und einfach austauschbar ist. Somit ist bei Reparatur oder Wartung der Elektronikteil schnell und einfach austauschbar. Die elektrische Kontaktierung kann dabei mittels Steckverbindern schnell und einfach erfolgen beim Verbinden der Gehäuseteile.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Membran mit einem Kunststoffspritzgussteil stoffschlüssig verbunden, insbesondere vergossen, verschweißt und/oder verklebt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine dichte Verbindung in einfacher Weise herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kunststoffspritzgussteil einen Ansatz, insbesondere länglichen oder rohrförmigen Ansatz, auf, der in einer Ausnehmung eines ersten Gehäuseteils vorgesehen ist, insbesondere eines den Getriebebereich und den Motorbereich trennenden Gehäuseteils. Von Vorteil ist dabei, dass die auszutauschende Luft durch die Ausnehmung hindurchleitbar ist, wobei eine Abdichtung zum Schmierstoffbereich vorgesehen ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ansatz ein Gewinde auf, an dem ein Schraubteil, insbesondere Mutter, Schraube oder dergleichen, aufschraubbar ist zum Verbinden des Kunststoffspritzgussteils mit dem ersten Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass das Kunststoffspritzgussteil dicht und lösbar verbindbar ist mit dem ersten Gehäuseteil in einfacher Weise. Somit ist nur eine kleine Ausnehmung im ersten Gehäuseteil notwendig und die Stabilität erhöht. Insbesondere ist hierzu zwischen Schraubteil und/oder Kunststoffspritzgussteil und Gehäuseteil eine Dichtelement, insbesondere O-Ring, vorgesehen, insbesondere zum Erreichen eines dichten Verbindens des Kunststoffspritzgussteils mit dem ersten Gehäuseteil.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umschließt die erste Membran für sich oder die erste Membran mit dem Kunststoffspritzgussteil mit Ausnahme einer oder mehrerer Ausnehmungen ein blasenförmiges Volumen. Von Vorteil ist dabei, dass eine kleine Ausnehmung im ersten Gehäuseteil ausreicht und trotzdem eine große Volumenänderung durch die Membran bewirkbar ist.
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Bei einer anderen Ausführung ist die Vorrichtung als Antrieb ausgestaltbar, umfassend einen Elektromotor, einen diesen versorgenden Umrichter und ein vom Elektromotor angetriebenen Getriebe, wobei ein Gehäuseteil vorgesehen ist, das zumindest ein Lager für die Motorwelle aufnimmt und zumindest ein Lager für die Abtriebswelle des Getriebes, wobei in dem Gehäuseteil eine Ausnehmung vorgesehen ist, welche den Getriebebereich und den Motorbereich verbindet, insbesondere deren Innenvolumina, wobei in der Ausnehmung ein Mittel zum Druckluftausgleich vorgesehen ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass ein zentrales wesentliches Gehäuseteil verwendet ist, in dem die Lagerstellen in einer Aufspannung bearbeitbar sind und das eine hohe Stabilität bietet, da nur eine kleine Ausnehmung eingebracht werden muss.
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Insbesondere umfasst das Mittel zum Druckluftausgleich eine erste Membran. Von Vorteil ist dabei, dass die Membran schmiermittelfest und elastisch auslegbar ist. Somit sind Luftdruckunterschiede kompensierbar durch Volumenänderung.
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Insbesondere umfasst das Mittel zum Druckluftausgleich ein weiteres Teil, an dem die erste Membran verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Befestigung der Membran in einfacher und dichter Weise an dem Teil vornehmbar ist, welches aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, als dem Werkstoff des Gehäuseteils, beispielsweise Stahlguss, ausführbar ist.
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Insbesondere ist das Mittel zum Druckluftausgleich durch die Ausnehmung hindurch ragend ausgeformt zur Durchleitung von Luft durch die Ausnehmung zum Druckausgleich zwischen dem Motorbereich und Getriebebereich. Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtheit einfach erreichbar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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1 und 2 werden zur Erläuterung des technischen Hintergrundes beschrieben:
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In der 1 ist eine Vorrichtung symbolisiert. Beispielhaft ist sie dabei als Antrieb ausgeführt, der einen Getriebebereich 1, einen Motorbereich 2 und einen Elektronikbereich 5 umfasst.
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Die Abtriebswelle 3 ist ebenso gezeigt.
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Bei Erwärmung des Motorbereichs dehnt sich das dortige Luftvolumen aus und somit dehnt sich auch die Membran 4 aus in den Elektronikbereich 5 hinein. Die Membran 4 ist im Gehäuse derart angeordnet, dass sie sich in den freien Luftraum des Elektronikbereichs 5 hinein ausdehnen kann.
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Im Gehäuseteil um den Elektronikbereich herum ist eine semipermeable Membran 6 angeordnet, die bei Luftüberdruck das Entweichen von Luft an die Umgebung und bei Unterdruck das Eintreten von Luft von der Umgebung her ermöglicht.
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In 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Ausdehnung der Membran statt vom Motorbereich her vom Getriebebereich her erfolgt. Wird also das Getriebe warm, dehnt sich dessen Innenvolumen, umfassend Schmierstoff und Luft aus. Jedoch können die Schmierstoffpartikel die semipermeable Membran 6 nicht verschmutzen. Denn die Ausdehnung wird nur von der Membran 4 quasi weitergegeben an den Luftraum im Elektronikbereich.
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Der dann dort entstehende Überdruck wird über die semipermeable Membran 6 abgebaut, wie oben beschrieben.
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Die Membran 6 ist in beiden Fällen derart gewählt, dass sie undurchlässig ist, insbesondere für Schmierstoff und vorzugsweise auch gegen Wasser und/oder Reinigungsmittel.
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In der 3 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei ist die Membran 4 zwischen dem Getriebebereich und dem Motorbereich angeordnet. Bei Erwärmung des Getriebes dehnt sich die Membran in den Motorbereich hinein aus. Zwischen Elektronikbereich 5 und Motorbereich 2 besteht die Öffnung 7, durch die ein Druckausgleich der in den beiden Bereichen 2 und 5 befindlichen Innenluft ausführbar ist.
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Die Membran ist dabei derart ausgebildet und gewählt, dass kein Schmierstoff des Getriebes diese durchdringen kann. Außerdem ist die Membran derart ausgewählt, dass keine chemische Reaktion mit dem Schmierstoff ihre Funktion beeinträchtigt. Im Motorbereich ist ein entsprechendes Volumen vorgesehen, in welches sich die Membran hinein ausdehnen darf.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird das vorgesehen Volumen zumindest teilweise mit Begrenzungsmitteln versehen. Dazu ist beispielsweise ein Gehäuseteil derart in den Motorbereich hinein ausgeformt, dass die Membran bei Ausdehnung an diesem Gehäuseteil zumindest teilweise anliegt.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die Öffnung 7 durch eine semipermeable Membran oder ein Stoffvlies oder ein anderes Filter ersetzt, so dass Metallabriebe, Schmierstoffreste oder andere Schmutzpartikel vom Motorbereich nicht in den Elektronikbereich eindringen können.
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In der 4 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Unterschied zur 3 die Membran 4 in den Getriebebereich hinein angeordnet ist und sich in ihn ausdehnen kann, wenn der Luftdruck der Innenluft im Getriebebereich kleiner ist als der Luftdruck im Motorbereich. Insbesondere ist die Membran 4 hierbei derart ausgeformt, dass sie blasenförmig ausgebildet ist, wenn kein Luftdruckunterschied zwischen Motorbereich 2 und Getriebebereich 1 vorhanden ist.
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Wenn ein Luftdruckunterschied entsteht, wird die Blase entsprechend zusammengedrückt oder vergrößert, also sozusagen aufgeblasen.
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Die blasenförmige Membran 4 ist in einer Ausnehmung des den Getriebebereich 1 und den Motorbereich 2 trennenden Gehäuseteils vorgesehen.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist diese Ausnehmung ein Bohrloch.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist im Getriebebereich 1 ein schalenförmiges Kunststoffspritzgussteil vorgesehen, an dem ein rohrförmiger Ansatz mit Außengewinde ausgebildet ist. Der rohrförmige Ansatz ist derart ausgebildet, dass er durch diese Ausnehmung, insbesondere das Bohrloch hindurchführbar ist und in den Motorbereich hinein ragt. Somit ist dann eine Mutter mit Innengewinde aufschraubbar auf das Außengewinde des rohrförmigen Ansatzes, wobei auf diese Weise das Kunststoffspritzgussteil lösbar verbindbar ist mit dem den Getriebebereich 1 und den Motorbereich 2 trennenden Gehäuseteil. Zur Abdichtung ist ein Dichtring, insbesondere O-Ring motorseitig oder getriebeseitig derart vorsehbar, dass er beim Festschrauben der Mutter eine Dichtung bildet gegen das Eindringen von Schmierstoff aus dem Getriebebereich in den Motorbereich. Die Membran ist beispielhaft aus elastischem Stoff, insbesondere Gummi, fertigbar und mit dem Kunststoffspritzgussteil vergossen, verschweißt und/oder verklebt. Somit bietet das Kunststoffspritzgussteil einerseits eine Begrenzung und andererseits einen Schutz für die Membran.
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5 zeigt ein Beispiel für das Kunststoffspritzgussteil 51, auf welchem die Membran 50 verschweißt ist und das einen rohrförmiger Ansatz 52 mit Außengewinde am Ende des armförmigen Bereichs 53 aufweist.
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Der Getriebe-Umrichtermotor umfasst im Getriebebereich in einer Vertiefung des zentralen Gehäuseteils 60 das Kunststoffspritzgussteil 51 mit seiner armförmigen Bereich 53 umfasst. Dabei ist das von der Membran und dem Kunststoffspritzgussteil 51 umschlossene Volumen im Wesentlichen blasenförmig und umschließt die Abtriebswelle 61 in Umfangrichtung zumindest teilweise. Von Achsrichtung der Abtriebswelle aus gesehen ist die Blase C-förmig ausgeführt. Der rohrförmige Ansatz mit Außengewinde ist durch ein Bohrloch des zentralen Gehäuseteils 60, welches ein Lager der Abtriebswelle und ein Lager der Motorwelle aufnimmt, also Lagersitze hierzu aufweist, geführt, wodurch somit die von der Membran 50 und dem Kunststoffspritzgussteil 51 umschlossene Luft hindurchleitbar ist in den Bereich den Elektromotors, der mit dem Bereich der den Elektromotor versorgenden Elektronik verbunden ist. Dieser Bereich ist von zumindest einem Gehäuseteil begrenzt, in welchem eine Ausnehmung vorgesehen ist, in der ein Verschlussstopfen eingeschraubt und dicht verbunden ist, in welchem die erfindungsgemäße semipermeable letzte Membran vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebebereich
- 2
- Motorbereich
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- Membran
- 5
- Elektronikbereich
- 6
- semipermeable Membran
- 7
- Öffnung
- 50
- Membran
- 51
- Kunststoffspritzgussteil
- 52
- rohrförmiger Ansatz mit Außengewinde
- 53
- armförmiger Bereich
- 60
- zentrales Gehäuseteil
- 61
- Abtriebswelle
