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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Verstellen eines Abdeckelements eines Fahrzeugs, insbesondere für eine Fensterhebereinrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Antriebsvorrichtung umfasst ein Getriebeelement, das um eine Drehachse drehbar ist, und eine Motoreinheit, die eine um eine Wellenachse drehbare Antriebswelle zum Antreiben des Getriebeelements aufweist.
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Die Antriebsvorrichtung ist vorteilhafterweise zum Verstellen eines Abdeckelements eines Fahrzeugs, insbesondere für eine Fensterhebereinrichtung einsetzbar. Das Abdeckelement kann eine Fensterscheibe, ein Schiebedach, eine Laderaumabdeckung, eine Heckklappe, ein Sonnenrollo oder auch eine Fahrzeugtür zum Abdecken einer Öffnung oder dergleichen in einem Fahrzeug sein.
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Bei einem Fensterheber können beispielsweise an einem Aggregateträger eines Türmoduls ein oder mehrere Führungsschienen angeordnet sein, an denen je ein mit einer Fensterscheibe gekoppelter Mitnehmer geführt ist. Der Mitnehmer ist über ein biegeschlaffes, zur Übertragung von (ausschließlich) Zugkräften ausgelegtes Zugseil mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt, wobei das Zugseil derart an der Seiltrommel angeordnet ist, dass sich bei einer Drehbewegung der Seiltrommel das Zugseil mit einem Ende auf die Seiltrommel aufwickelt und mit einem anderen Ende von der Seiltrommel abwickelt. Es kommt somit zu einem Verschieben einer durch das Zugseil gebildeten Seilschlaufe und dementsprechend zu einem Bewegen des Mitnehmers entlang der jeweils zugeordneten Führungsschiene. Angetrieben durch die Antriebsvorrichtung kann somit die Fensterscheibe verstellt werden, beispielsweise um eine Fensteröffnung an einer Fahrzeugseitentür freizugeben oder zu schließen.
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Bei einem aus der
DE 10 2004 044 863 A1 bekannten Antrieb für eine Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug ist eine Seiltrommel auf einem Lagerdom eines Antriebsgehäuses angeordnet, wobei das Antriebsgehäuse über ein Befestigungselement in Form einer Schraube mit einem Trägerelement in Form eines Aggregateträgers verbunden ist.
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Eine Antriebsvorrichtung für einen Fensterheber, die beispielsweise an einem Trägerelement in Form eines Aggregateträgers eines Türmoduls an einer Fahrzeugseitentür montiert werden soll und somit innerhalb einer Fahrzeugseitentür einzufassen ist, soll vorteilhafte Betriebseigenschaften, insbesondere ein laufruhiges Verhalten mit geringer Schwingungsanregung an dem Trägerelement aufweisen und soll zudem den zur Verfügung stehenden Bauraum effizient ausnutzen. Es besteht hierbei ein Bedürfnis danach, die Antriebsvorrichtung kompakt auszugestalten, wobei die Antriebsvorrichtung jedoch ein hinreichendes Drehmoment zur Verfügung stellen muss, um ein zuverlässiges Verstellen des zu verstellenden Verstellteils, beispielsweise der Fensterscheibe, zu gewährleisten, gegebenenfalls auch bei Schwergängigkeiten im System, beispielsweise zum Einlaufen in eine Dichtung oder dergleichen. Generell hängt das zur Verfügung stehende Drehmoment hierbei auch von der Baugröße des Elektromotors ab. So kann ein Elektromotor bei größerem Rotordurchmesser und/oder bei größerer Rotorlänge ein größeres Drehmoment zur Verfügung stellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein günstiges Betriebsverhalten aufweisen, ein hinreichendes Drehmoment zur Verfügung stellen und kompakt aufgebaut sein kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach ist die Wellenachse der Antriebswelle unter einem schrägen Winkel zur Drehachse des Getriebeelements ausgerichtet.
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Bei einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung für einen Fensterheber, wie sie beispielsweise aus der
DE 10 2004 044 863 A1 bekannt ist, ist die Wellenachse der Antriebswelle quer zu einer Drehachse eines Antriebsrads und einer Seiltrommel erstreckt. Diese Anordnung der Antriebswelle zur Seiltrommel beschränkt die Möglichkeiten, die Motoreinheit der Antriebsvorrichtung an einem Trägerelement zu platzieren, sodass hierdurch der zur Verfügung stehende Bauraum wesentlich vorgegeben ist.
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Gegenüber diesem Stand der Technik wird vorliegend vorgeschlagen, die Wellenachse der Antriebswelle unter einem schrägen Winkel zu der Drehachse eines Getriebeelements, z.B. eines mit einer Seiltrommel verbundenen Antriebsrads, auszurichten. Während herkömmlich die Wellenachse einen Winkel von 90° zur Drehachse des Getriebeelements aufweist, erstreckt sich nunmehr die Wellenachse der Antriebswelle unter einem schrägen Winkel, also unter einem Winkel < 90°, beispielsweise einem Winkel in einem Bereich zwischen 85° und 65°, beispielsweise zwischen 80° und 70°, zu der Drehachse. Dies stellt einen zusätzlichen Freiheitsgrad zur Verfügung, weil dies ermöglicht, die Motoreinheit in ihrer Lage gegenüber anderen Komponenten der Antriebsvorrichtung anzupassen, sodass ein zur Verfügung stehender Bauraum effizient ausgenutzt werden kann.
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Dies kann auch ermöglichen, die Motoreinheit mit größerem Durchmesser auszubilden, sodass ein Rotor größeren Durchmessers verwendet werden kann. Durch Vergrößerung des Durchmessers kann die axiale Länge der Motoreinheit und auch die axiale Länge der Antriebswelle bei gleichem zur Verfügung stehenden Drehmoment verkleinert werden, was zusätzlich zu einer kompakten Bauform der Antriebsvorrichtung beitragen kann.
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Das Getriebeelement ist vorzugsweise Bestandteil eines zweistufigen Getriebes zum Antreiben des Abdeckelements.
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Beispielsweise kann das Getriebeelement ein Antriebsrad sein, das mit einem Abtriebselement zum Verstellen des Abdeckelements wirkverbunden ist und mit der Antriebswelle in Verzahnungseingriff steht. Das Abtriebselement ist z.B. eine Seiltrommel, die vorzugsweise drehfest mit dem Antriebsrad verbunden ist, das wiederum mit der Antriebswelle in Verzahnungseingriff steht. Die Antriebswelle kann hierbei beispielsweise eine Antriebsschnecke tragen, die eine Schneckenverzahnung aufweist, die mit einer Außenverzahnung des Antriebsrads in Verzahnungseingriff steht. Durch Verdrehen der Antriebswelle und damit einhergehend durch Verdrehen der Antriebsschnecke kann somit das Antriebsrad verdreht und darüber die Seiltrommel angetrieben werden.
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Durch Schrägstellung der Wellenachse der Antriebswelle gegenüber der Drehachse der Seiltrommel, die vorzugsweise auch der Drehachse des Antriebsrads entspricht, ist auch die Antriebsschnecke schräg gegenüber der Drehachse und damit schräg gegenüber dem Antriebsrad erstreckt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann hierbei die Schrägstellung der Wellenachse gerade so gewählt sein, dass der Steigungswinkel der Schneckenverzahnung dem Winkel zwischen der Wellenachse und einer quer (unter einem Winkel von 90°) zur Drehachse erstreckten Querachse entspricht. Dies ermöglicht, die Verzahnung des Antriebsrads als Geradverzahnung auszubilden, was eine günstige Bauform des Antriebsrads bei einfacher, kostengünstiger Herstellung ermöglicht.
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Unter der Steigung einer Schneckenverzahnung wird generell der axiale Hub pro umfänglicher Länge verstanden. Die Steigung kann beispielsweise bestimmt werden anhand des axialen Hubs pro Umdrehung, dividiert durch die Umfangslänge pro Umdrehung (die sich aus der Länge des Wegs ergibt, den man erhält, wenn man die Schnecke über eine Umdrehung linear abrollt). Der Steigungswinkel ergibt sich unmittelbar aus der Steigung.
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In einer Ausgestaltung ist das Abtriebselement (Seiltrommel) an einem ersten Lagerelement eines (Seil-)Ausgangsgehäuses an einer ersten Seite eines Trägerelements gelagert, während das Antriebsrad in einem Antriebsgehäuse an einer von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Trägerelements eingefasst und an einem zweiten Lagerelement des Antriebsgehäuses gelagert ist. Das Ausgangsgehäuse und das Antriebsgehäuse können hierbei vorteilhafterweise über ein zwischen dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement wirkendes Befestigungselement, beispielsweise in Form einer Schraube, aneinander befestigt sein. Das Ausgangsgehäuse auf der ersten Seite des Trägerelements und das Antriebsgehäuse auf der zweiten Seite des Trägerelements sind somit axial über das zentral zwischen den Lagerelementen wirkende Befestigungselement zueinander verspannt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage der Antriebsvorrichtung durch Ansetzen des Ausgangsgehäuses an die erste Seite des Trägerelements und des Antriebsgehäuses an die zweite Seite des Trägerelements, wobei die Befestigung des Ausgangsgehäuses einerseits und des Antriebsgehäuses andererseits aneinander in günstiger Weise über das zentrale Befestigungselement erfolgen kann. Auf diese Weise kann in einfacher Weise eine durch das Trägerelement (beispielsweise in Form eines Aggregateträgers eines Türmoduls) bereitgestellte Nass-Trockenraum-Trennung aufrechterhalten werden, ohne dass die Nass-Trockenraum-Trennung durch die Befestigung des Ausgangsgehäuses und des Antriebsgehäuses aneinander beeinträchtigt ist. Das Abtriebselement ist generell im Nassraum einer Fahrzeugtür angeordnet, während sich die Motoreinheit der Antriebsvorrichtung im Trockenraum befindet. Das Trägerelement stellt hierbei eine Schnittstelle zur Verfügung, über die die Trennung zwischen dem Nassraum und dem Trockenraum erfolgt, sodass keine Feuchtigkeit vom Nassraum in den Bereich des Trockenraums und somit in den Bereich der Motoreinheit der Antriebsvorrichtung gelangen kann.
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Die Motoreinheit ist vorzugsweise durch einen Elektromotor gebildet, der einen feststehenden Stator und einen drehbaren Rotor aufweist. Die Motoreinheit ist hierbei in einem Motortopf des Antriebsgehäuses eingefasst, wobei vorteilhafterweise vorgesehen sein kann, dass der Motortopf in eine Ausformung des Trägerelements hineinragt. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform der Antriebsvorrichtung dadurch, dass an dem Trägerelement eine Ausformung zur Aufnahme des Motortopfs vorgesehen ist, die von einem Flächenabschnitt des Trägerelements in Richtung des Abtriebselements an der ersten Seite des Trägerelements vorsteht.
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Der Motortopf kann somit derart an dem Trägerelement platziert werden, dass der Motortopf nicht über andere Gehäuseabschnitte des Antriebsgehäuses an der zweite Seite des Trägerelements hinausragt. Die Höhe der Antriebsvorrichtung (gemessen entlang einer Normalenrichtung senkrecht zum Trägerelement) wird somit nicht durch den Motortopf bestimmt, sondern der Motortopf kann so platziert werden, dass er sich entlang der Normalenrichtung mit dem Ausgangsgehäuse und dem Antriebsgehäuse überlappt und weder über das Ausgangsgehäuse an der ersten Seite noch über das Antriebsgehäuse an der zweiten Seite entlang der Normalenrichtung vorsteht.
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Durch die schräge Ausrichtung der Wellenachse relativ zur Drehachse ergibt sich, wie gesagt, ein zusätzlicher Freiheitsgrad zum Anordnen der Motoreinheit an dem Trägerelement. Dies ermöglicht, den Durchmesser der Motoreinheit zu vergrößern, was – bei gleichbleibendem Drehmoment – ermöglicht, die axiale Baulänge der Motoreinheit und der Antriebswelle zu verkürzen. Ein besonders günstiges Drehmoment kann hierbei dadurch erreicht werden, dass der Rotor als um den Stator umlaufender Außenläufer ausgebildet ist. Bei dieser Bauform ist der feststehende Stator somit radial innerhalb des Rotors angeordnet. Der Rotor läuft um den Stator um.
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Der Elektromotor kann hierbei z.B. als bürstenloser Gleichstrommotor ausgestaltet sein. Bei einer solchen Motorbauform sind an Polzähnen des Stators Statorwicklungen angeordnet, die im Betrieb des Motors bestromt werden. An dem Rotor sind hingegen Permanentmagnete angeordnet, die ein Erregerfeld an dem Rotor zur Verfügung stellen. Im Betrieb läuft, durch elektronische Kommutierung des durch die Statorwicklungen fließenden Stroms, ein magnetisches Drehfeld am Stator um, das ein Drehmoment am permanentmagneterregeten Motor erzeugt. Beispielsweise kann der Rotor sechs Pole (entsprechend drei Permanentmagnetpolpaaren) aufweisen, während der Stator beispielsweise an neun Polzähnen je ein oder mehrere Statorwicklungen trägt.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
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1A eine Explosionsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Antriebsvorrichtung;
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1B die Explosionsansicht gemäß 1A, aus anderer Perspektive;
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2 eine Ansicht eines Seilausgangsgehäuses vor Ansetzen an ein Trägerelement;
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3 eine andere Ansicht des Seilausgangsgehäuses vor Ansetzen an das Trägerelement;
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4A eine Draufsicht auf das Trägerelement, an einer dem Seilausgangsgehäuse zugewandten, ersten Seite;
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4B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 4A;
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5 eine perspektivische Ansicht des Trägerelements, an einer einem Antriebsgehäuse zugewandten, zweiten Seite;
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6 eine gesonderte, perspektivische Ansicht des Antriebsgehäuses;
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7A eine Draufsicht auf das Antriebsgehäuse;
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7B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B gemäß 7A;
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8 eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung, bei herkömmlicher Ausrichtung einer Wellenachse einer Antriebswelle;
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9 eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung, mit schräg ausgerichteter Wellenachse, gemäß einer ersten Variante;
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10 eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung, mit schräg ausgerichteter Wellenachse, gemäß einer zweiten Variante;
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11 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der Anordnung gemäß 10; und
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12 eine schematische Ansicht einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugs in Form eines Fensterhebers.
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1A, 1B bis 7A, 7B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 1, die beispielsweise als Antrieb in einer Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Fensterscheibe beispielsweise einer Fahrzeugseitentür Verwendung finden kann.
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Eine solche Verstelleinrichtung in Form eines Fensterhebers, beispielhaft dargestellt in 12, weist beispielsweise ein Paar von Führungsschienen 11 auf, an denen jeweils ein Mitnehmer 12, der mit einer Fensterscheibe 13 gekoppelt ist, verstellbar ist. Jeder Mitnehmer 12 ist über ein Zugseil 10, das zur Übertragung von (ausschließlich) Zugkräften ausgebildet ist, mit einer Antriebsvorrichtung 1 gekoppelt, wobei das Zugseil 10 eine geschlossene Seilschlaufe ausbildet und dazu mit seinen Enden mit einer Seiltrommel 3 (siehe zum Beispiel 1A und 1B) der Antriebsvorrichtung 1 verbunden ist. Das Zugseil 10 erstreckt sich von der Antriebsvorrichtung 1 um Umlenkrollen 110 an den unteren Enden der Führungsschienen 11 hin zu den Mitnehmern 12 und von den Mitnehmern 12 um Umlenkrollen 111 an den oberen Enden der Führungsschienen 11 zurück zur Antriebsvorrichtung 10.
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Im Betrieb treibt eine Motoreinheit der Antriebsvorrichtung 1 die Seiltrommel 3 derart an, dass das Zugseil 10 mit einem Ende auf die Seiltrommel 3 aufgewickelt und mit dem anderen Ende von der Seiltrommel 3 abgewickelt wird. Hierdurch verschiebt sich die durch das Zugseil 10 gebildete Seilschlaufe ohne Änderung der frei erstreckten Seillänge, was dazu führt, dass die Mitnehmer 12 an den Führungsschienen 11 gleichgerichtet bewegt und dadurch die Fensterscheibe 13 entlang der Führungsschienen 11 verstellt wird.
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Der Fensterheber ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12 an einem Aggregateträger 4 eines Türmoduls angeordnet. Der Aggregateträger 4 kann beispielsweise an einem Türinnenblech einer Fahrzeugtür festzulegen sein und stellt eine vormontierte Einheit dar, die vormontiert mit an dem Aggregateträger 4 angeordnetem Fensterheber an der Fahrzeugtür montiert werden kann.
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Die Antriebsvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels gemäß 1A, 1B bis 7A, 7B ist an einem Flächenabschnitt 40 eines z.B. durch einen Aggregateträger eines Türmoduls verwirklichten Trägerelements 4 angeordnet und weist ein an einer ersten Seite des Trägerelements 4 angeordnetes Seilausgangsgehäuse 2 und ein an einer von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Trägerelements 4 angeordnetes Antriebsgehäuse 7 auf. Das Seilausgangsgehäuse 2 dient dazu, die Seiltrommel 3 an dem Trägerelement 4 zu lagern, während das Antriebsgehäuse 7 unter anderem ein Antriebsrad 6 einfasst, das über eine Motoreinheit 8 angetrieben werden kann und mit der Seiltrommel 3 in Verbindung steht, sodass durch Verdrehen des Antriebsrads 6 die Seiltrommel 3 angetrieben werden kann.
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Die Seiltrommel 3 an der ersten Seite des Trägerelements 4 ist, bei bestimmungsgemäßer Anordnung beispielsweise an einer Fahrzeugtür eines Fahrzeugs, in einem Nassraum der Fahrzeugtür angeordnet. Das Antriebsgehäuse 7 befindet sich demgegenüber im Trockenraum der Fahrzeugtür. Die Trennung zwischen Nassraum und Trockenraum wird durch das Trägerelement 4 hergestellt, und entsprechend ist die Schnittstelle zwischen dem Antriebsrad 6 und der Seiltrommel 3 feuchtigkeitsdicht abzudichten, sodass keine Feuchtigkeit von dem Nassraum in den Trockenraum gelangen kann.
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Das Seilausgangsgehäuse 2 weist einen Boden 20, ein zentral von dem Boden 20 vorstehendes, zylindrisches Lagerelement 22 in Form eines Lagerdoms und radial zu dem Lagerelement 22 beabstandete Gehäuseabschnitte 21 in Form von parallel zu dem zylindrischen Lagerelement 22 erstreckten Gehäusestegen auf. An dem Lagerelement 22 ist die Seiltrommel 3 drehbar gelagert und dabei derart von dem Seilausgangsgehäuse 2 eingefasst, dass die Seiltrommel 3 an dem Trägerelement 4 gehalten ist.
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Die Seiltrommel 3 weist einen Körper 30 und, an der umfänglichen Mantelfläche des Körpers 30, eine in den Körper 30 eingeformte Seilrille 300 zur Aufnahme des Zugseils 10 auf. Mit einem Hohlrad 31 ist die Seiltrommel 3 in eine Öffnung 41 des Trägerelements 4 eingesetzt und mit dem Antriebsrad 6 drehfest verbunden, sodass eine Drehbewegung des Antriebsrads 6 zu einer Drehbewegung der Seiltrommel 3 führt.
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Das Antriebsgehäuse 7 ist unter Zwischenlage eines Dichtelements 5 an die andere, zweite Seite des Trägerelements 4 angesetzt und weist einen Gehäusetopf 70 mit einem zentral darin ausgebildeten Lagerelement 72 in Form eines zylindrischen Lagerdoms auf, das eine Öffnung 62 des Antriebsrads 6 durchgreift und das Antriebsrad 6 auf diese Weise drehbar lagert. An den Gehäusetopf 70 schließt ein Schneckengehäuse 74 an, in dem eine Antriebsschnecke 81 einliegt, die drehfest mit einer Antriebswelle 800 eines Elektromotors 80 der Motoreinheit 8 verbunden ist und über eine Schneckenverzahnung mit einer Außenverzahnung 600 eines Körpers 60 des Antriebsrads 6 in Verzahnungseingriff steht. Die Antriebswelle 800 ist über ein Lager 82 an ihrem dem Elektromotor 80 abgewandten Ende in dem Schneckengehäuse 74 gelagert. Der Elektromotor 80 liegt hierbei in einem Motortopf 73 des Antriebsgehäuses 7 ein, der über einen Gehäusedeckel 75 nach außen hin verschlossen ist.
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Das Antriebsgehäuse 7 weist zudem ein Elektronikgehäuse 76 auf, in dem eine Platine 760 mit einer darauf angeordneten Steuerelektronik eingefasst ist. Das Elektronikgehäuse 76 ist nach außen hin über eine Gehäuseplatte 761 mit einem daran angeordneten Steckverbinder 762 zur elektrischen Anbindung der Elektronik der Platine 760 verschlossen.
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Das Antriebsrad 6 weist, axial von dem Körper 60 vorstehend, ein Verbindungsrad 61 mit einer daran geformten Außenverzahnung 610 auf, das mit dem Hohlrad 31 der Seiltrommel 3 derart in Eingriff steht, dass eine Innenverzahnung 310 des Hohlrads 31 (siehe zum Beispiel 1B) in Verzahnungseingriff mit der Außenverzahnung 610 des Verbindungsrads 61 steht. Auf diese Weise sind das Antriebsrad 6 und die Seiltrommel 3 drehfest miteinander verbunden, sodass die Seiltrommel 3 durch Antreiben des Antriebsrads 6 an dem Trägerelement 4 verdrehbar ist.
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Zur Montage der Antriebsvorrichtung 1 wird das Seilausgangsgehäuse 2 einerseits an das Trägerelement 4 und das Antriebsgehäuse 7 andererseits an das Trägerelement 4 angesetzt. Die Befestigung an dem Trägerelement 4 erfolgt dann dadurch, dass ein Befestigungselement 9 in Form eines Schraubelements in eine Eingriffsöffnung 721 unterseitig des Antriebsgehäuses 7 eingesetzt wird derart, dass sich das Befestigungselement 9 durch eine Öffnung 720 in dem Lagerelement 72 des Antriebsgehäuses 7 hindurch erstreckt und zentral in eine Öffnung 221 innerhalb des Lagerelements 22 des Seilausgangsgehäuses 2 eingreift. Über das Befestigungselement 9 werden das Seilausgangsgehäuse 2 und das Antriebsgehäuse 7 axial an den Lagerelementen 22, 72 zueinander verspannt und darüber an dem Trägerelement 4 festgelegt.
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Zur Montage wird das Seilausgangsgehäuse 2 an die erste Seite des Trägerelements 4 angesetzt, sodass das Seilausgangsgehäuse 2 die Seiltrommel 3 einfasst und an dem Trägerelement 4 hält. Das Seilausgangsgehäuse 2 kommt hierbei mit seinen radial zum Lagerelement 22 beabstandeten Gehäuseabschnitten 21 über Fußabschnitte 210 in Anlage mit einem Anlagering 45, der eine Öffnung 41 in dem Trägerelement 4 umfänglich umgibt. An dem Anlagering 45 sind axial vorstehende Formschlusselemente 42 in Form von stegförmigen Zapfen ausgebildet, die bei Ansetzen des Seilausgangsgehäuses 2 an das Trägerelement 4 mit Formschlussöffnungen 212 (siehe 2) an den Fußabschnitten 210 der Gehäuseabschnitte 21 in Eingriff gelangen und auf diese Weise eine Drehsicherung um die durch das Lagerelement 22 definierte Drehachse D zwischen dem Seilausgangsgehäuse 2 und dem Trägerelement 4 schaffen.
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Innenseitig der Formschlusselemente 42 sind Rastausnehmungen 420 geschaffen (siehe zum Beispiel 3), in die bei angesetztem Seilausgangsgehäuse 2 Rastelemente 211 in Form von nach außen vorstehenden Rastnasen an den Gehäuseabschnitten 21 eingreifen. Über diese Rastverbindung wird in einer Vormontagestellung das Seilausgangsgehäuse 2 zusammen mit der darin eingefassten Seiltrommel 3 an dem Trägerelement 4 gehalten, auch wenn das Antriebsgehäuse 7 noch nicht über das Befestigungselement 9 mit dem Seilausgangsgehäuse 2 verspannt ist. Die Rastverbindung vereinfacht somit die Montage und verhindert ein Abfallen des Seilausgangsgehäuses 2 bei noch nicht montiertem Antriebsgehäuse 7.
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Die Seiltrommel 3 kommt, in der Vormontagestellung, über radial vorstehende Auflageelemente 32 am oberen Rand des Hohlrads 31 (siehe zum Beispiel 1A) mit einem Auflagering 46 innerhalb der Öffnung 41 des Trägerelements 4 in Auflage, sodass die Seiltrommel 3 in der Vormontagestellung nicht durch die Öffnung 41 hindurchrutschen kann und über das Seilausgangsgehäuse 2 an dem Trägerelement 4 gehalten ist.
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Die Auflageelemente 32 dienen insbesondere zur Sicherung der Lage der Seiltrommel 3 an dem Trägerelement 4 in der Vormontagestellung. Nach vollständiger Montage der Antriebsvorrichtung 1 steht die Seiltrommel 3 über das Hohlrad 31 mit dem Antriebsrad 6 in Verbindung und ist axial zwischen dem Seilausgangsgehäuse 2 und dem Antriebsgehäuse 7 festgelegt.
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An den Innenseiten der Gehäuseabschnitte 21 sind axial erstreckte und radial nach innen vorspringende Sicherungselemente 23 angeordnet, die der Seilrille 300 an der Mantelfläche des Körpers 30 zugewandt sind und vorzugsweise im Betrieb entlang dieser Mantelfläche gleiten. Über diese Sicherungselemente 23 wird sichergestellt, dass das in der Seilrille 300 aufgenommene Zugseil 10 nicht aus der Seilrille 300 herausspringen kann.
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Das Antriebsgehäuse 7 wird an die andere, zweite Seite des Trägerelements 4 angesetzt derart, dass der Motortopf 73 in einer Ausformung 44 in dem Flächenabschnitt 40 und das Schneckengehäuse 74 in einer daran anschließenden Ausformung 440 in dem Flächenabschnitt 40 zu liegen kommt (siehe 1A, 1B und 2). Bei Ansetzen des Antriebsgehäuses 7 gelangen Befestigungseinrichtungen 71 in Form von Eingriffsbuchsen mit darin eingeformten Formschlussöffnungen 710 mit unterseitig von dem Trägerelement 4 vorstehenden Formschlusselementen 43 in Form von Zapfen in Eingriff. Dadurch, dass die Formschlussöffnungen 710 der Befestigungseinrichtungen 71 genauso wie die Formschlusselemente 43 in Form der Zapfen an dem Trägerelement 4 radial zu der durch das Lagerelement 72 des Antriebsgehäuses 7 geschaffenen Drehachse D beabstandet sind, wird durch diesen formschlüssigen Eingriff das Antriebsgehäuse drehfest an dem Trägerelement 4 festgelegt, sodass eine Drehsicherung für das Antriebsgehäuse 7 bereitgestellt wird.
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An den Formschlusselementen 43 des Trägerelements 4 sind Eingriffsabschnitte 51 an einem Dichtring 50 des Dichtelements 5 angeordnet, sodass der formschlüssige Eingriff der Formschlusselemente 43 mit den Formschlussöffnungen 710 an den Befestigungseinrichtungen 71 unter Zwischenlage der Eingriffsabschnitte 51 erfolgt. Dies dient der akustischen Entkopplung.
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An dem Dichtelement 5 ist ein gekrümmter Abschnitt 52 ausgebildet, der im Bereich der Ausformung 440 zur Aufnahme des Schneckengehäuses 74 zu liegen kommt. Der gekrümmte Abschnitt 52 bildet eine Zwischenlage zwischen dem Schneckengehäuse 74 und dem Trägerelement 4, sodass auch darüber eine akustische Entkopplung des Antriebsgehäuses 7 von dem Trägerelement 4 erreicht wird.
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Ist das Antriebsgehäuse 7 unter Zwischenlage des Dichtelements 5 an das Trägerelement 4 angesetzt worden, so wird das Antriebsgehäuse 7 über das Befestigungselement 9 mit dem Seilausgangsgehäuse 2 verspannt, sodass darüber das Seilausgangsgehäuse 2 und das Antriebsgehäuse 7 zueinander und an dem Trägerelement 4 festgelegt werden. Wie aus 1A und 1B ersichtlich, wird das Befestigungselement 9 in die Eingriffsöffnung 721 innerhalb des Lagerelements 72 des Antriebsgehäuses 7 eingesetzt, sodass das Befestigungselement 9 mit einem Schaft 90 die Öffnung 720 am Kopf des Lagerelements 72 durchgreift und in die Öffnung 221 des Lagerelements 22 des Seilausgangsgehäuses 2 eingreift. Ein Kopf 91 des Befestigungselements 9 kommt hierbei an der dem Lagerelement 22 abgewandten Seite der Öffnung 720 zu liegen, sodass durch Einschrauben des Befestigungselements 9 in die Öffnung 221 innerhalb des Lagerelements 22 das Seilausgangsgehäuse 2 zu dem Antriebsgehäuse 7 verspannt wird. Das Lagerelement 22 des Seilausgangsgehäuses 2 und das Lagerelement 72 des Antriebsgehäuses 7 schaffen hierbei eine gemeinsame Drehachse D für die Seiltrommel 3 einerseits und das Antriebsrad 6 andererseits, sodass die Seiltrommel 3 und das Antriebsrad 6 sich im Betrieb koaxial zueinander und gemeinsam miteinander verdrehen können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A, 1B bis 7A, 7B ist die Antriebswelle 800 des Elektromotors 80 um eine Wellenachse W drehbar relativ zu dem Antriebsgehäuse 7 gelagert. Wie aus der Schnittansicht gemäß 4B ersichtlich, ist der Elektromotor 80 hierbei durch einen Stator 83, der an Polzähnen eine Mehrzahl von Statorwicklungen 830 (schematisch angedeutet in 4B) trägt, und einen Rotor 84, der eine Mehrzahl von Permanentmagneten 840 trägt, gebildet. Der Rotor 84 stellt einen Außenläufer dar und läuft radial außerhalb des Stators 83 um. Der Rotor 84 ist drehfest mit der Antriebswelle 800 verbunden, die in einem buchsenförmigen Lagerelement 85 drehbar zum Stator 83 gelagert ist.
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Der Elektromotor 80 kann an seinem Stator 83 z.B. sechs, neun, zwölf, fünfzehn, achtzehn, einundzwanzig oder vierundzwanzig Polzähne mit daran angeordneten Statorwicklungen 830 aufweisen. Im Betrieb des Elektromotors 80 werden die Statorwicklungen 830 in elektronisch kommutierter Weise bestromt, sodass ein Drehfeld an dem Stator 83 umläuft. Das Drehfeld wirkt mit einem durch die Permanentmagnete 840 (mit z.B. vier, sechs, acht, zehn, zwölf, vierzehn oder sechszehn Magnetpolen) an dem Rotor 84 erzeugten Erregerfeld zur Erzeugung eines Drehmoments zusammen, sodass der Rotor 84 in eine Drehbewegung um den Stator 83 versetzt wird.
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Das Lagerelement 85 weist einen ersten Schaftabschnitt 850 auf, der zylindrisch ausgebildet ist und in den Stator 83 hineinragt. Ein zweiter zylindrischer Schaftabschnitt 851 ragt demgegenüber in das Schneckengehäuse 74 hinein und ist beispielsweise mit dem Schneckengehäuse 74 verpresst, sodass über das Lagerelement 85 der Stator 83 in Position an dem Antriebsgehäuse 7 gehalten wird. Innerhalb des Lagerelements 85 ist die Antriebswelle 800 drehbar gelagert.
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Wie aus der Schnittansicht gemäß 4B ersichtlich, ist die Wellenachse W schräg zur Drehachse D der Seiltrommel 3 und des Antriebsrads 6 erstreckt. Dies schafft einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Anordnung des Elektromotors 80 an dem Trägerelement 4, was zu einer kompakten Bauform der Antriebsvorrichtung 1 beitragen kann.
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Dies soll anhand von 8–10 veranschaulicht werden.
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8 zeigt eine herkömmliche Anordnung, bei der die Wellenachse W quer zur Drehachse D erstreckt ist. Weil die Antriebsschnecke 81 auf der gleichen Höhe wie das Antriebsrad 6 anzuordnen ist, führt dies dazu, dass der in dem Motortopf 73 eingefasste Elektromotor 80 eine vergleichsweise große Höhe H1 an der zweiten Seite des Trägerelements 4 aufweist, die den Bauraum an der zweiten Seite des Trägerelements 4 bestimmt. Insbesondere ist die Höhe H1 des Motortopfs 73 größer als die Höhe H des Elektronikgehäuses 76. Es ergibt sich eine Gesamthöhe H3 der Antriebsvorrichtung 1 (gemessen über das Antriebsgehäuse 7 und das Seilausgangsgehäuse 2), die größer als die über das Elektronikgehäuse 76 und das Seilausgangsgehäuse 2 gemessene Höhe H2 ist.
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Wird, wie in der dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A, 1B bis 7A, 7B entsprechenden Variante gemäß 9, die Wellenachse W unter einem schrägen Winkel zur Drehachse D erstreckt, ermöglicht dies, den Elektromotor 80 derart in Richtung des Seilausgangsgehäuses 2 zu versetzen, dass der Motortopf 73 an der zweiten Seite des Trägerelements 4 nicht über das Elektronikgehäuse 76 hinausragt. Die Höhe des Motortopfs 73 an der zweiten Seite kann somit der Höhe H des Elektronikgehäuses 76 entsprechen, sodass der Motortopf 73 keinen zusätzlichen Bauraum (entlang der senkrecht zum Trägerelement 4 gerichteten Normalenrichtung) erforderlich macht. Es ergibt sich eine Gesamthöhe H2 der Antriebsvorrichtung 1, die (ausschließlich) durch die Höhe des Seilausgangsgehäuses 2 und des Elektronikgehäuses 76 bestimmt ist.
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Bei der Variante gemäß 9 besteht ein Abstand A entlang der Normalenrichtung (senkrecht zum Trägerelement 4) zwischen der Oberkante der Ausformung 44, in der der Motortopf 73 einliegt, und der Oberkante des Bodens 20 des Seilausgangsgehäuses 2. Es besteht somit zusätzlicher Bauraum, der für eine Vergrößerung des Durchmessers des Elektromotors 80 ausgenutzt werden kann, wie dies in 10 veranschaulicht ist.
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So kann der Durchmesser des Elektromotors 80, bestimmt durch den als Außenläufer ausgebildeten Rotor 84, derart vergrößert werden, dass die Oberkante der Ausformung 44 auf derselben Höhe wie die Oberseite des Bodens 20 liegt und somit die Gesamthöhe des für den Elektromotor 80 erforderlichen Bauraums (bestimmt durch die Höhe der Ausformung 44 an der ersten Seite des Trägerelements 4 und die Höhe H des Motortopfs 73 an der zweiten Seite des Trägerelements 4) der Gesamthöhe H2 des Seilausgangsgehäuses 2 und des Elektronikgehäuses 76 entspricht. Die Vergrößerung des Rotordurchmessers 84 ermöglicht hierbei, die axiale Länge (betrachtet entlang der Wellenachse W) des Elektromotors 80 und der Antriebswelle 800 zu verkleinern, sodass die Vergrößerung des Durchmessers bei gleichbleibendem Drehmoment eine Verkleinerung der axialen Länge des Elektromotors 80 möglich macht.
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Der den Elektromotor 80 einfassende Motortopf 73 liegt in der Ausformung 44 an dem Trägerelement 4 ein. Dadurch, dass sich die Ausformung 44 in den Raum des Seilausgangsgehäuses 2 an der ersten Seite des Trägerelements 4 hinein erstreckt und dazu von dem Flächenelement 40 vorsteht, kann der Motortopf 73 – bildlich gesprochen und betrachtet von der dem Antriebsgehäuse 7 zugeordneten zweiten Seite des Trägerelements 4 aus betrachtet – in das Trägerelement 4 hinein versenkt werden. Zusammen mit der schrägen Ausrichtung der Wellenachse W und der Vergrößerung des Durchmessers des Elektromotors 80 ermöglicht dies eine besonders kompakte Bauform der Antriebsvorrichtung 1.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die Schrägstellung der Wellenachse W relativ zur Drehachse D gerade so gewählt sein, dass der Steigungswinkel β der Schneckenverzahnung 810 der Antriebsschnecke 81 gerade dem Winkel entspricht, den die Wellenachse W zu einer quer zur Drehachse D weisenden Querachse Q beschreibt, wie dies in 11 dargestellt ist. Dies ermöglicht, die Außenverzahnung 600 des Antriebsrads 6 als Geradverzahnung (mit parallel zur Drehachse gerade erstreckten Zahnspitzen) auszubilden, was – im Vergleich zu einer herkömmlich üblichen Schrägverzahnung – eine einfache, kostengünstige Herstellung des Antriebsrads 6 möglich macht. Die Schrägstellung der Wellenachse W kann somit nicht nur vorteilhaft für den Bauraum sein, sondern kann gleichzeitig eine einfache, kostengünstige Herstellung des Antriebsrads 6 ermöglichen.
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Wie aus 11 ersichtlich, beschreibt die Wellenachse W einen Winkel α relativ zur Drehachse D. Der Winkel β entspricht einem Betrag von 90° – α.
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Die Antriebsschnecke 81 kann beispielsweise einstückig mit der Antriebswelle 800 geformt sein. Denkbar und möglich ist aber auch, die Antriebsschnecke 81 als zusätzliches, gesondertes Bauteil an der Antriebswelle 800 drehfest anzuordnen.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
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Eine Antriebsvorrichtung der beschriebenen Art ist insbesondere nicht beschränkt auf den Einsatz an einem Fensterheber, sondern kann auch zum Verstellen eines anderen Verstellelements, beispielsweise eines Schiebedachs oder dergleichen, in einem Fahrzeug dienen.
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Die Antriebsvorrichtung kann in einfacher Weise insbesondere unter Verwendung eines (einzigen) axial verspannenden Befestigungselements montiert werden. Es ergibt sich eine Montage in wenigen Montageschritten, die einfach und günstig bei zuverlässiger Festlegung des Seilausgangsgehäuses und des Antriebsgehäuses an dem Trägerelement sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 10
- Seil
- 11
- Führungsschiene
- 110, 111
- Umlenkung
- 12
- Mitnehmer
- 13
- Fensterscheibe
- 2
- Seilausgangsgehäuse
- 20
- Boden
- 200, 201
- Strukturelement (Versteifungsrippe)
- 202
- Aussparung (Materialschwächung)
- 21
- Gehäuseabschnitt
- 210
- Fußabschnitt
- 211
- Rastelement
- 212
- Formschlussöffnung (Schlitzöffnung)
- 22
- Lagerelement (Lagerdom)
- 220
- Zentrierkonus
- 221
- Öffnung
- 23
- Sicherungselement
- 3
- Seiltrommel
- 30
- Körper
- 300
- Seilrille
- 31
- Hohlrad
- 310
- Verzahnung
- 32
- Auflageelement
- 4
- Trägerelement (Aggregateträger)
- 40
- Flächenabschnitt
- 41
- Öffnung
- 42
- Formschlusselement
- 420
- Rastausnehmung
- 43
- Formschlusselement
- 44
- Ausformung
- 440
- Ausformung
- 45
- Anlagering
- 46
- Auflagering
- 5
- Dichtelement
- 50
- Dichtring
- 51
- Eingriffsabschnitt
- 52
- Gekrümmter Abschnitt
- 6
- Antriebsrad
- 60
- Körper
- 600
- Außenverzahnung
- 61
- Verbindungsrad
- 610
- Verzahnung
- 62
- Öffnung
- 7
- Antriebsgehäuse
- 70
- Gehäusetopf
- 71
- Befestigungseinrichtung (Eingriffsbuchse)
- 710
- Formschlussöffnung
- 72
- Lagerelement (Lagerdom)
- 720
- Öffnung
- 721
- Eingriffsöffnung
- 722
- Zentriereingriff
- 73
- Motortopf
- 74
- Schneckengehäuse
- 75
- Gehäusedeckel
- 76
- Elektronikgehäuse
- 760
- Platine
- 761
- Gehäuseplatte
- 762
- Steckverbinder
- 8
- Motoreinheit
- 80
- Elektromotor
- 800
- Antriebswelle
- 81
- Antriebsschnecke
- 810
- Schneckenverzahnung
- 82
- Lager
- 83
- Stator
- 830
- Statorwicklungen
- 84
- Rotor
- 840
- Magnet
- 85
- Lagerelement
- 850, 851
- Schaftabschnitt
- 9
- Befestigungselement
- 90
- Schaft
- 91
- Kopf
- α, β
- Winkel
- A
- Abstand
- D
- Drehachse
- H, H1, H2
- Höhe
- Q
- Querachse
- W
- Wellenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004044863 A1 [0005, 0010]