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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Vorrichtung zum Verstellen oder Feststellen zweier Fahrzeugteile zueinander nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Getriebe umfasst eine um eine Längsachse drehbare Welle, ein mit der Welle drehfest verbundenes Trägerelement, mehrere an dem Trägerelement drehbar angeordnete Planetenräder, ein drehbar zu der Welle gelagertes Sonnenrad und ein drehbar zu der Welle gelagertes Hohlrad. Sowohl das Sonnenrad als auch das Hohlrad kämmen mit den Planetenrädern und stehen hierzu in Verzahnungseingriff mit den Planetenrädern.
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Das Getriebe verwirklicht somit ein Planetengetriebe, mit dem eine Verstellkraft in übersetzter oder in untersetzter Weise übertragen werden kann. Beispielsweise kann eine Verstellkraft über das Sonnenrad eingeleitet und bei (gegebenenfalls schaltbar) feststehendem Hohlrad über die an dem Hohlrad abrollenden Planetenräder auf das Trägerelement übertragen werden, sodass über das Trägerelement und die drehfest mit dem Trägerelement verbundene, in diesem Fall als Abtrieb dienende Welle ein Drehmoment abgegeben wird.
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Ein solches Getriebe kann beispielsweise bei einem Türantrieb zum Einsatz kommen, wie er in der
DE 10 2015 215 627 A1 beschrieben ist, deren Inhalt vorliegend vollumfänglich mit einbezogen sein soll.
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Bei einem solchen Getriebe besteht grundsätzlich ein Bedürfnis für einen einfachen, kostengünstigen Aufbau, bei dennoch aber zuverlässiger Drehmomentübertragung zwischen den Getriebeteilen, insbesondere zwischen dem Planetenträger und der Welle, an der der Planetenträger drehfest angeordnet ist. Um Festigkeitsanforderungen zur Drehmomentübertragung zu erfüllen, sind Getriebeteile, insbesondere das Hohlrad und der Planetenträger, herkömmlich aus Metall oder als zumindest mit Metall verstärkte Bauteile hergestellt, was jedoch einer kostengünstigen Fertigung des Getriebes entgegensteht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe für eine Vorrichtung zum Verstellen oder Feststellen zweier Fahrzeugteile zueinander bereitzustellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist, bei dennoch aber zuverlässiger Drehmomentübertragung im Betrieb.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß ist das Trägerelement aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und weist einen Körper und einen axial entlang der Längsachse von dem Körper erstreckten, die Welle abschnittsweise einfassenden, drehfest mit der Welle verbundenen Axialabschnitt auf.
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Der Axialabschnitt kann beispielsweise als im Wesentlichen zylindrisch geformter Hülsenabschnitt verwirklicht sein, der sich um die Welle herum erstreckt und somit, gegebenenfalls zusammen mit dem Körper, die drehfeste Verbindung zwischen dem Trägerelement und der Welle herstellt.
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An dem Körper sind die Planetenräder drehbar gelagert, beispielsweise über an dem Körper angeordnete Achselemente. Über den Axialabschnitt ist das Trägerelement demgegenüber über eine hinreichende axiale Länge mit der Welle verbunden, sodass insbesondere über den Axialabschnitt eine Drehmomentübertragung zwischen dem Trägerelement und der Welle erfolgen kann.
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Während das Trägerelement aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, ist die Welle aus einem anderen Material, insbesondere einem Metallmaterial, zum Beispiel einem Stahlmaterial gefertigt. Das Trägerelement ist, in einer Ausgestaltung, durch Kunststoffspritzgießen an die Welle angespritzt, indem die Welle beispielsweise mit dem Kunststoffmaterial des Trägerelements umspritzt ist und dadurch insbesondere über den Axialabschnitt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Trägerelement und der Welle zur Drehmomentübertragung zwischen dem Trägerelement und der Welle hergestellt ist.
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Dadurch, dass das Trägerelement aus Kunststoff gefertigt und drehfest mit der insbesondere aus Metall, zum Beispiel Stahl, gefertigten Welle verbunden ist, ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung. Insbesondere kann die Herstellung des Trägerelements durch Spritzgießen an der Welle zu Kosteneinsparungen führen. Beispielsweise ist denkbar, dass Trägerelement aus einem vergleichsweise preisgünstigen Kunststoffmaterial, zum Beispiel einem Polyamidmaterial wie PA 66, zu fertigen.
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Durch Verwendung eines Trägerelements aus Kunststoff zum Lagern der Planetenräder kann sich zudem ein günstiges Betriebsverhalten ergeben, bei insbesondere geringer Geräuschentwicklung im Betrieb.
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In einer Ausgestaltung steht der Körper radial über den Axialabschnitt nach außen hin vor. Der Körper kann hierbei beispielsweise eine in seiner Grundform zylindrische Form aufweisen, mit Fächern, in denen die Planetenräder drehbar aufgenommen sind. Der Körper kann einstückig gebildet sein und die Planetenräder in den Fächern insbesondere oberseitig und unterseitig einfassen. Denkbar ist aber auch, dass ein Deckelelement an den Körper ansetzbar ist, um auf diese Weise die Fächer an einer von dem Axialabschnitt abgewandten Oberseite des Körpers zu verschließen.
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Die Planetenräder können beispielsweise über Achselemente, beispielsweise gefertigt als zylindrische Metallelemente, drehbar an dem Körper gelagert sein. Die Achselemente sind hierbei vorzugsweise drehfest mit dem Körper verbunden und stellen ein Gleitlager für die (beispielsweise aus Kunststoff gefertigten) Planetenräder an dem Körper zur Verfügung.
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Um den Körper gegenüber dem Axialabschnitt abzustützen und eine Drehmomentübertragung mit hinreichender Festigkeit zwischen dem Körper (der die Planetenräder trägt) über dem Axialabschnitt hin zur Welle zu ermöglichen, ist der Körper vorzugsweise über Rippenelemente gegenüber dem Axialabschnitt abgestützt. Die Rippenelemente erstrecken sich vorteilhafterweise axial entlang des Axialabschnitts entlang umfänglich um den Axialabschnitt zueinander versetzten Linien. Beispielsweise können sich die Rippenelemente ausgehend von einem dem Körper abgewandten Ende des Axialabschnitts bis hin zum Körper erstrecken, um auf diese Weise eine Abstützung des Körpers relativ zum Axialabschnitt bereitzustellen.
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Durch Verwendung solcher Rippenelemente kann eine Drehmomentabstützung des Körpers gegenüber dem Axialabschnitt bereitgestellt werden, ohne dass Materialanhäufungen an dem Trägerelement entstehen. Auf diese Weise kann ein (übermäßiger) Verzug an dem Trägerelement vermieden werden, und zusätzlich wird eine Lunkerbildung zumindest reduziert.
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Solche Rippenelemente zur Abstützung des Körpers gegenüber dem Axialabschnitt tragen insbesondere auch dazu bei, dass ein preisgünstiger Kunststoff, der keine besonderen Festigkeitsanforderungen erfüllen muss, zur Fertigung des Trägerelements verwendet werden kann. Die Drehmomentfestigkeit wird insbesondere durch Formstabilität des Trägerelements gewährleistet.
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In einer Ausgestaltung erstrecken sich die Rippenelemente, betrachtet in einer Ebene senkrecht zur Längsachse, ausgehend vom Axialabschnitt jeweils entlang einer gekrümmten Linie. Betrachtet in einer Ebene senkrecht zur Längsachse sind die Rippenelemente somit gekrümmt, wobei die Rippenelemente paarweise einander zugeordnet sein können und sich beispielsweise paarweise ausgehend von zueinander beabstandeten Orten am Axialabschnitt erstrecken und dabei aufeinander zu gekrümmt sind. Die paarweise einander zugeordneten Rippenelemente können sich beispielsweise, betrachtet in der Ebene senkrecht zur Längsachse, näherungsweise tangential (mit Blick auf eine äußere Mantelfläche des im Wesentlichen zylindrisch geformten Axialabschnitts) von dem Axialabschnitt erstrecken und sind dabei so gekrümmt, dass sie sich einander annähern und gegebenenfalls kreuzen. Eine solche Formgebung der Rippenelemente kann eine günstige Herstellbarkeit im Kunststoffspritzgießwerkzeug ermöglichen, bei zudem günstiger Kraftableitung zwischen dem Körper und dem Axialabschnitt im Betrieb.
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Die Rippenelemente verjüngen sich vorzugsweise ausgehend vom Körper in Richtung des dem Körper abliegenden Endes des Axialabschnitts. Entsprechend wird die Erstreckungslänge der Rippenelemente, gemessen im Querschnitt senkrecht zur Längsachse ausgehend vom Axialabschnitt, hin zu dem dem Körper abgewandten Ende des Axialabschnitts kleiner, sodass die radiale Baugröße des Trägerelements hin zu dem dem Körper abgewandten Ende des Axialabschnitts abnimmt.
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Über den Axialabschnitt und gegebenenfalls zusätzlich über den Körper ist das Trägerelement drehfest mit der Welle verbunden. Um eine Drehmomentübertragung zwischen dem Trägerelement und der Welle zu ermöglichen, kann an der Welle beispielsweise ein Befestigungsabschnitt, zum Beispiel in Form eines Rändels, geformt sein, an dem der Axialabschnitt und gegebenenfalls zusätzlich der Körper des Trägerelements formschlüssig zur drehfesten Drehmomentübertragung festgelegt ist.
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Aufgrund der Bauform des Trägerelements, zum Beispiel mit den Körper gegenüber dem Axialabschnitt abstützenden Rippenelementen, kann auf eine radiale Aufdickung der Welle im Bereich des Trägerelements gegebenenfalls verzichtet werden, wodurch sich die Herstellungskosten für die Welle reduzieren. Der Befestigungsabschnitt in Form eines Rändels kann zur drehmomentfesten Verbindung des Trägerelements mit der Welle hinreichend sein.
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In einer Ausgestaltung weist das Getriebe einen Bremstopf auf, der Bestandteil einer Schalteinrichtung ist, über die das Getriebe zwischen unterschiedlichen Zuständen geschaltet werden kann. Der Bremstopf ist fest mit dem Hohlrad verbunden und bildet eine Bremsfläche zum Zusammenwirken mit mindestens einem Schaltelement aus, sodass das Getriebe durch Verstellen des zumindest einen Schaltelements nach Art einer Trommelbremse zwischen unterschiedlichen Zuständen geschaltet werden kann.
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Das Schalten des zumindest einen Schaltelements, das beispielsweise als in dem Bremstopf einliegende Bremsbacke ausgebildet sein kann, erfolgt beispielsweise über einen Stellantrieb, über den das zumindest eine Schaltelement der Bremsfläche des Bremstopfs angenähert und oder von der Bremsfläche entfernt werden kann.
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Wird der Stellantrieb zum Beispiel betätigt, sodass das zumindest eine Schaltelement in pressende, sperrende Anlage mit dem Bremstopf gelangt, so befindet sich das Getriebe in einem Kopplungszustand, in dem eine Relativbewegung zwischen dem Bremstopf und dem zumindest einen Schaltelement gesperrt ist, sodass der Bremstopf und damit auch das mit dem Bremstopf verbundene Hohlrad stationär zu einem Träger, an dem das zumindest eine Schaltelement angeordnet ist, gehalten wird. In diesem Kopplungszustand kann beispielsweise eine Kraftübertragung über das Getriebe erfolgen.
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In einem Freilaufzustand hingegen ist das zumindest eine Schaltelement beispielsweise nicht bremsend mit dem Bremstopf in Anlage. In dem Freilaufzustand ist das zumindest eine Schaltelement so zu dem Bremstopf versetzt, dass der Bremstopf gegenüber dem zumindest einen Schaltelement nicht gesperrt ist und ein Freilauf des Bremstopfes relativ zu dem zumindest einen Schaltelement möglich ist.
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In einem Bremszustand wird das zumindest eine Schaltelement durch den Stellantrieb zum Beispiel in bremsende, schleifende Anlage mit dem Bremstopf gedrückt, sodass sich der Bremstopf schleifend (reibend) gegenüber dem zumindest einen Schaltelement bewegen kann, in seiner Bewegung aber gebremst wird. Der Stellantrieb ist hierbei vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Bremswirkung variabel eingestellt werden kann, zwischen einer schwachen Bremswirkung über eine starke Bremswirkung bis hin zu einem Sperren.
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Anzumerken ist hierzu, dass in dem Freilaufzustand das zumindest eine Schaltelement nicht notwendigerweise vollständig außer Anlage mit dem Bremstopf ist. Denkbar und möglich ist auch, dass das zumindest eine Schaltelement in dem Freilaufzustand in schleifender, jedoch nur geringfügig bremsender Anlage mit dem Bremstopf ist.
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Über das zumindest eine Schaltelement und den Stellantrieb zum Verstellen des Schaltelements kann das Getriebe somit geschaltet werden, um zum Beispiel eine Kraftübertragung über das Getriebe zu ermöglichen oder einen Freilauf bereitzustellen. Dies ermöglicht beispielsweise, Fahrzeugteile elektromotorisch über einen elektrischen Antrieb und eine Kraftübertragung über das Getriebe zu verstellen, wobei durch Freischalten des Getriebes ein Freilauf der Fahrzeugteile zueinander, beispielsweise einer Fahrzeugtür zu einer Fahrzeugkarosserie, bereitgestellt wird, der ein unabhängiges Verstellen der Fahrzeugteile zueinander ermöglicht.
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Das Trägerelement des Getriebes ist beispielsweise über seinen Axialabschnitt axial an dem Bremstopf abgestützt, sodass darüber die axiale Lage des Trägerelements und damit auch der Welle zu dem Bremstopf definiert ist. Der Axialabschnitt kann hierzu beispielsweise mit seinem von dem Körper abgewandten Ende an dem Bremstopf anliegen und somit eine axiale Abstützung des Trägerelements gegenüber dem Bremstopf bereitstellen.
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In einer Ausgestaltung ist das Hohlrad aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Das Material des Hohlrads und das Material des Bremstopfs können sich hierbei voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann der Bremstopf aus einem Metallmaterial, zum Beispiel einem Stahlmaterial, gefertigt sein, wobei das Hohlrad und der Bremstopf drehfest miteinander verbunden sind und somit im Betrieb des Getriebes nur gemeinsam verdreht werden können.
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In einer Ausgestaltung ist das Hohlrad an den Bremstopf durch Kunststoffspritzgießen angespritzt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Hohlrads im Verbund mit dem Bremstopf, wobei zur drehfesten Verbindung des Hohlrads mit dem Bremstopf das Hohlrad beispielsweise mit einem Befestigungsabschnitt eine oder mehrere Öffnungen an einem Bodenabschnitt des Bremstopfs durchgreift, sodass darüber eine drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad und dem Bremstopf geschaffen wird.
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Beispielsweise kann an dem Bodenabschnitt eine Mehrzahl von umfänglich um die Längsachse zueinander beabstandeten, beispielsweise gleichverteilt am Bodenabschnitt angeordneten Öffnungen vorgesehen sein, sodass eine zuverlässige, drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad und dem Bremstopf geschaffen wird.
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Auch das Hohlrad kann aus einem kostengünstigen Kunststoffmaterial, zum Beispiel einem Polyamidmaterial wie PA 66, gefertigt sein. Das Trägerelement und das Hohlrad können beispielsweise aus demselben Material gefertigt sein.
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Der Bremstopf ist, in einer Ausgestaltung, hohlzylindrisch geformt. Die Bremsfläche erstreckt sich hierbei innenseitig des Bremstopfs. In dem Bremstopf liegen ein oder mehrere Schaltelemente ein, über die der Bremstopf in schaltbarer Weise gebremst, festgestellt oder freigeschaltet werden kann.
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Der Bremstopf ist hierbei beispielsweise über einen Lagerabschnitt drehbar an der Welle gelagert, wobei der Lagerabschnitt sich vorzugsweise ausgehend von dem Bodenabschnitt des Bremstopfs axial entlang der Längsachse in den Bereich der Bremsfläche erstreckt. An dem Lagerabschnitt kann beispielsweise auch der Axialabschnitt des Trägerelements axial abgestützt sein, um auf diese Weise eine axiale Abstützung zwischen dem Trägerelement und der Welle einerseits und dem Bremstopf und dem mit dem Bremstopf verbundenen Hohlrad andererseits zu schaffen. Dadurch, dass sich der Lagerabschnitt von dem Bodenabschnitt des Bremstopfs axial entlang der Längsachse konzentrisch zur Bremsfläche und vorzugsweise zumindest nahezu bis hin zu der vom Hohlrad abgewandten Stirnseite des Bremstopfs (an der der Bremstopf offen ist, sodass die Schaltelemente in den Bremstopf eingreifen können) erstreckt, kann erreicht werden, dass eine Schmierung, die im Bereich des Hohlrads vorhanden ist, über den Lagerabschnitt nicht auf die Bremsfläche gelangen kann, sondern gegebenenfalls entlang der Welle nach unten aus dem Bereich des Bremstopfs abfließen kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Schmiermittel, dass die Wechselwirkung zwischen dem zumindest einen Schaltelement und der Bremsfläche des Bremstopfes beeinträchtigen könnte, nicht in den Bereich der Bremsfläche gelangen kann.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugtür an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem gelenkig an der Fahrzeugkarosserie angeordneten, bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür relativ zu der Fahrzeugtür bewegten Verstellteil in Form eines Fangbands;
- 2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Verstellen und Feststellen zweier Fahrzeugteile relativ zueinander;
- 3 eine Ansicht einer Baugruppe der Vorrichtung mit einem Verstellteil, einem an dem Verstellteil angeordneten Zugseil und einer mit dem Zugseil verbundenen Seiltrommel;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebes, zusammen mit einem elektrischen Antrieb;
- 5 eine Ansicht eines Trägerelements des Getriebes an einer Welle;
- 6 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 5;
- 7 eine andere Ansicht des Trägerelements an der Welle;
- 8 eine schematische Ansicht des Verlaufs von Rippenelementen des Trägerelements, in einer senkrecht zur Längsachse der Welle erstreckten Ebene;
- 9 eine wiederum andere Ansicht des Trägerelements an der Welle;
- 10 eine gesonderte Ansicht eines Hohlrads des Getriebes zusammen mit einem Bremstopf;
- 11 eine andere Ansicht des Hohlrads mit dem Bremstopf;
- 12 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 11;
- 13 eine gesonderte Ansicht des Bremstopfs;
- 14 eine andere Ansicht des Bremstopfs;
- 15 eine Draufsicht auf den Bremstopf; und
- 16 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 15.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Fahrzeugkarosserie 10 und einer um einen Türscharnier 111 gelenkig an der Fahrzeugkarosserie 10 angeordneten Fahrzeugtür 11, die entlang einer Öffnungsrichtung O relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 verschwenkt werden kann, um eine Türöffnung freizugeben oder zu verschließen.
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Zwischen der Fahrzeugkarosserie 10 und der Fahrzeugtür 11 wirkt eine Vorrichtung 2, die ein Verstellteil 21 in Form eines Fangbands aufweist und zum Feststellen und/oder Verstellen der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 dient. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands ist um ein Gelenk 20 an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise an der A-Säule des Fahrzeugs 1, gelenkig angeordnet und bewegt sich bei einem Verschwenken der Fahrzeugtür 11 relativ zu der Fahrkarosserie 10. Das Verstellteil 21 ragt hierzu mit einem Ende 211 in einen Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein und bewegt sich bei einem Verstellen der Fahrzeugtür 11 in diesem Türinnenraum 110.
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Eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 2 dieser Art ist in 2 dargestellt. Das Verstellteil 21 in Form des Fangbands trägt an einem Ende 210 ein Gelenk 20, das an der Fahrzeugkarosserie 10, beispielsweise der A-Säule des Fahrzeugs 1, festgelegt werden kann, um auf diese Weise das Verstellteil 21 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie 10 zu verbinden.
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Mit seinem vom Ende 210 abgewandten Ende 211 erstreckt sich das Verstellteil 21 in den Türinnenraum 110 der Fahrzeugtür 11 hinein. Das Verstellteil 21 steht hierbei mit der Fahrzeugtür 11 in Wirkverbindung, um die Fahrzeugtür 11 in einer eingenommenen Verstellposition relativ zu der Fahrzeugkarosserie 10 festzustellen und/oder eine elektromotorische oder manuelle Verstellung der Fahrzeugtür 11 relativ zur Fahrzeugkarosserie 10 zu ermöglichen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer die Wirkverbindung zwischen den Fahrzeugteilen 10, 11 herstellenden Baugruppe dieser Vorrichtung 2 ist in 3 dargestellt.
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An dem Verstellteil 21 ist ein flexibles, Zugkräfte übertragendes Kraftübertragungselement in Form eines Zugseils 22, beispielsweise eines Stahl- oder Kunststoffseils angeordnet. Das Zugseil 22 weist zwei unterschiedliche, getrennt voneinander ausgebildete Abschnitte 22A, 22B auf, die einerseits mit dem Verstellteil 21 und andererseits mit einem Abtriebselement in Form einer Seiltrommel 24 verbunden sind.
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Die Abschnitte 22A, 22B erstrecken sich entlang einer Lauffläche 215 des Verstellteils 21 und sind teilweise auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt. Der erste Abschnitt 22A des Zugseils 22 erstreckt sich zwischen einer Befestigungseinrichtung 212 des Verstellteils 21 und der Seiltrommel 24 und ist mit einem Seilnippel 223 an einem Seilende in die als Nippelkammer ausgestaltete Befestigungseinrichtung 212 formschlüssig eingelegt. Der andere, zweite Abschnitt 22B ist durch eine Öffnung 213 in dem Verstellteil 21 hindurchgeführt und erstreckt sich zwischen der Seiltrommel 24 und einer Einstelleinrichtung 23, die zum Einstellen der frei erstreckten Länge des Zugseils 22 an dem Verstellteil 21 dient.
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Die Seiltrommel 24 ist an einer längs entlang einer Längsachse L erstreckten Welle 34 angeordnet und ist um die Längsachse L drehbar. Die Seiltrommel 24 weist eine nach Art einer Gewinderille um die Seiltrommel 24 umlaufende Seilrille auf, in der die Abschnitte 22A, 22B einliegen. Beidseitig ist diese Seilrille durch Laufringe begrenzt, die radial über die Seiltrommel 24 nach außen hin vorstehen und geschlossene Ringe darstellen, mit denen die Seiltrommel 24 derart in Anlage mit der Lauffläche 215 des Verstellteils 21 ist, dass beim Verdrehen der Seiltrommel 24 um die Längsachse L die Seiltrommel 24 an der Lauffläche 215 des Verstellteils 21 abrollt.
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Bei einem Verdrehen der Seiltrommel 24 um die Längsachse L wird einer der Abschnitte 22A, 22B (abhängig von der Drehrichtung) auf die Seiltrommel 24 aufgewickelt, während der andere Abschnitt 22B, 22A von der Seiltrommel 24 abgewickelt wird. Das Zugseil 22 ändert hierbei seine Erstreckungslänge an dem Verstellteil 21 nicht. Vielmehr führt das Verdrehen der Seiltrommel 24 zu einem Verstellen des Verstellteils 21 entlang einer Verstellrichtung V relativ zu der Seiltrommel 24, sodass durch Antreiben der Seiltrommel 24 das Verstellteil 21 und damit die Fahrzeugteile 10, 11 zueinander bewegt werden können.
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Alternativ kann über die Seiltrommel 24 auch - bei einem manuellen Verstellen der Fahrzeugteile 10, 11 zueinander - eine Bremswirkung bereitgestellt werden, um die Fahrzeugteile 10, 11 in einer gerade eingenommenen Position zueinander festzustellen oder beim Verstellen die Verstellbewegung durch Bremsen zu beeinflussen.
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Die Seiltrommel 24 ist formschlüssig und auf diese Weise drehfest mit der Welle 34 verbunden. Die Welle 34 ist, wie nachfolgend noch erläutert werden soll, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Getriebes 30, über das zum Verstellen oder Feststellen auf die Seiltrommel 24 eingewirkt werden kann. Die Seiltrommel 24 ist in einem Seiltrommelgehäuse 380 eingefasst, das fest mit einem Gehäuse 38 der Vorrichtung 2 verbunden ist. Das Seiltrommelgehäuse 380 lagert die Seiltrommel 24 drehbar und dient zudem zur definierten Führung der Seiltrommel 24 relativ zu dem Verstellteil 21.
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Bei einem in 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 30 als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet und weist eine Planetenradstufe 32 mit Planetenrädern 35 auf, die an einem drehfest mit der Welle 34 verbundenen Trägerelement 33 um Achselemente 350 drehbar angeordnet sind und mit einer Innenverzahnung 310 eines Hohlrads 31 in Verzahnungseingriff stehen. Das Getriebe 30 ist derart ausgestaltet, dass die Fahrzeugtür 11 elektromotorisch mittels der Antriebseinrichtung 3 oder manuell unabhängig von der Antriebseinrichtung 3 oder auch nach Art eines Servomotors elektromotorisch unterstützt durch die Antriebseinrichtung 3 verstellt werden kann.
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Die Planetenräder 35 kämmen mit einem Sonnenrad 36, das an einer Hohlwelle 360 angeordnet ist. Die Hohlwelle 360 ist an der Welle 34 freidrehend gelagert und bildet ein Stirnrad 361 aus, das mit einer Antriebsschnecke 371 an einer durch einen Antriebsmotor 370 angetriebenen Motorwelle 37 kämmt. Die Hohlwelle 360 kann vorzugsweise einstückig mit dem daran angeformten Sonnenrad 36 und dem Stirnrad 361 ausgebildet sein. Grundsätzlich ist aber auch eine mehrteilige Bauform denkbar und möglich.
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Das Hohlrad 31 bildet die Innenverzahnung 310 zum Eingriff mit den Planetenrädern 35 aus. Das Hohlrad 31 ist hierbei drehbar zu der Welle 34 angeordnet und an einem dem Stirnrad 361 abgewandten, axialen Ende mit einem Bremstopf 42 verbunden, in dem - wie in 12 schematisch dargestellt - Schaltelemente 430, 431 einer Schalteinrichtung 4 angeordnet sind, die - angetrieben über einen Stellantrieb 40 - zwischen unterschiedlichen Zuständen verstellbar sind.
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Die Schalteinrichtung
4 ist beispielsweise nach Art einer Trommelbremse ausgebildet, wie dies zum Beispiel in der
DE 10 2015 215 627 A1 beschrieben ist, deren Inhalt vorliegend vollumfänglich miteinbezogen sein soll.
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Über die Schalteinrichtung 4 kann das Getriebe 30 zwischen einem Kopplungszustand, einem Bremszustand und einem Freilaufzustand geschaltet werden.
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In dem Freilaufzustand sind die nach Art von Bremsbacken ausgebildeten Schaltelemente 430, 431 in einer Freilaufstellung und sind entsprechend (geringfügig) von dem Bremstopf 42 entfernt, sodass der Bremstopf 42 nicht gegenüber dem Gehäuse 38 festgestellt ist und auch keine (nennenswerte) Bremswirkung durch die Schaltelemente 430, 431 bewirkt wird. In diesem Freilaufzustand kann die Seiltrommel 24 grundsätzlich unabhängig vom Antriebsmotor 370 bewegt werden, ohne dass der Antriebsmotor 370 bei einer abtriebsseitigen Bewegung der Seiltrommel 24 mitbewegt wird. In diesem Freilaufzustand ist insbesondere ein leichtgängiges, manuelles Verstellen der Fahrzeugtür 11 unabhängig vom Antriebsmotor 370 möglich.
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Aus dem Freilaufzustand heraus kann die Schalteinrichtung 4 in den Bremszustand verstellt werden. In dem Bremszustand werden die Schaltelemente 430, 431 mit - im Vergleich zum Kopplungszustand - reduzierter Kraft innenseitig gegen den Bremstopf 42 gedrückt, sodass das Hohlrad 31 nicht gesperrt, sondern (lediglich) in definierter Weise gebremst wird. Das Hohlrad 31 kann sich somit relativ zu dem Träger 41 verdrehen, wird dabei aber über die reibende Anlage der Schaltelemente 430, 431 an dem Bremstopf 42 gebremst.
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Durch eine solche Bremswirkung kann ein Bremsen der Bewegung der Fahrzeugteile 10, 11 zueinander bewirkt werden, beispielsweise wenn bei manueller Verstellung die Fahrzeugtür 11 sich einer Endposition, beispielsweise der maximal geöffneten Stellung annähert. Über ein definiertes Bremsen kann auch eine zu schnelle Bewegung beispielsweise bei einem manuellen Zuschlagen der Fahrzeugtür 11 gebremst werden.
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In dem Bremszustand liegen die Schaltelemente 430, 431 schleifend und somit bremsend innenseitig an einer zugeordneten Bremsfläche 420 des Bremstopfs 42 an, sodass eine Bremswirkung bereitgestellt wird. Aus dem Bremszustand kann die Schalteinrichtung 4 in den Kopplungszustand geschaltet werden, indem die Schaltelemente 430, 431 pressend in Anlage mit dem Bremstopf 42 gedrückt und dadurch kraftschlüssig zu dem Bremstopf 42 festgelegt werden. Die Schalteinrichtung 4 gelangt somit in den Kopplungszustand, in dem der Bremstopf 42 relativ zu dem Träger 41 stationär festgehalten wird.
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In dem Kopplungszustand ist der Bremstopf 42 durch sperrende Wirkung der Schaltelemente 430, 431 relativ zu dem Gehäuse 38 gesperrt, sodass das Hohlrad 31 relativ zu dem Gehäuse 38 festgehalten wird. In diesem Kopplungszustand ist ein Kraftfluss zwischen der Hohlwelle 360 und der Seiltrommel 24 hergestellt, sodass über das Getriebe 30 der Antriebsmotor 370 mit der Seiltrommel 24 gekoppelt ist und die Seiltrommel 24 elektromotorisch verstellt werden kann.
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Soll eine elektromotorische Antriebskraft auf die Seiltrommel 24 übertragen werden, sperrt die Schalteinrichtung 4 den Bremstopf 42 (Kopplungszustand), sodass dieser relativ zu dem Gehäuse 38 festgehalten ist. Wird nunmehr über den Antriebsmotor 370 die Antriebswelle 37 und darüber die Antriebsschnecke 371 angetrieben, so wird die Hohlwelle 360 über das daran angebrachte Stirnrad 361 verdreht, wodurch auch das Sonnenrad 36 und darüber die Planetenräder 35 verdreht werden. Die Planetenräder 35 kämmen dadurch mit dem festgehaltenen Hohlrad 31 und übertragen über das drehfest mit der Welle 34 verbundene Trägerelement 33 die Antriebsbewegung in untersetzter Weise auf die Welle 34 und darüber auf die Seiltrommel 24.
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Durch Antreiben des Sonnenrads 36 wird somit das Trägerelement 33, an dem die Planetenräder 35 angeordnet sind, verdreht, und darüber wird die Welle 34 und die drehfest mit der Welle 34 verbundene Seiltrommel 24 angetrieben.
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Bei dem in 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Getriebes 30 ist das Trägerelement 33 als integral an die Welle 34 angeformtes, zum Beispiel durch Kunststoffspritzgießen hergestelltes Kunststoffteil gebildet. Das in weiteren Ansichten in 6 bis 9 dargestellte Trägerelement 33 kann aus einem vergleichsweise günstigen Kunststoffmaterial, zum Beispiel einem Polyamidmaterial wie PA 66, gefertigt sein und ist durch Umspritzen an der Welle 34 geformt.
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Das Trägerelement 33 weist einen Körper 330 und einen axial entlang der Längsachse L der Welle 34 von dem Körper 330 erstreckten Axialabschnitt 334 auf. Der Axialabschnitt 334 umgreift die Welle 34 an einem an die Welle 34 angeformten, durch ein Rändel ausgebildeten Befestigungsabschnitt 341 und dient insbesondere der drehfesten Festlegung des Trägerelements 33 an der Welle 34.
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Über den Axialabschnitt 334 wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Trägerelement 33 und der Welle 34 insbesondere über eine axiale Höhe geschaffen, die hinreichend für eine Erfüllung der Festigkeitsanforderungen zur Drehmomentübertragung zwischen dem Trägerelement 33 und der Welle 34 im Betrieb ist.
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Der Körper 33 erstreckt sich im Wesentlichen scheibenförmig und bildet Fächer 331 aus, in denen die Planetenräder 35 drehbar aufgenommen sind. An einer dem Axialabschnitt 334 abgewandten Seite ist der Körper 33 über ein Deckelelement 332 geschlossen, der einstückig mit dem Körper 33 geformt oder auch als zusätzliches Bauteil an den Körper 330 angesetzt sein kann.
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Die Planetenräder 35 sind über Achselemente 350, zum Beispiel hergestellt als Metallbuchsen, drehbar an dem Körper 330 des Trägerelements 33 gelagert, wobei die Achselemente 350 zum Beispiel drehfest mit dem Körper 330 und dem Deckelelement 332 verbunden sein können.
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Die Fächer 331 des Körpers 330 sind außenseitig, also an den radial nach außen gewandten Seiten, offen, sodass die Planetenräder 35 aus den Fächern 331 herausragen, um mit dem Hohlrad 31, in dem das Trägerelement 33 einliegt, zu kämmen.
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Zur Abstützung des Körpers 330 des Trägerelements 33 zu dem Axialabschnitt 334 erstrecken sich Rippenelemente 335, 336 zwischen einer Unterseite 333 des Körpers 330 und einem dem Körper 330 abgewandten Ende 337 des Axialabschnitts 334. Die Rippenelemente 335, 336 verjüngen sich in Richtung des dem Körper 330 abgewandten Endes 337 des Axialabschnitts 334, sodass die radiale Baugröße des Trägerelements 33 hin zu dem dem Körper 330 abgewandten Ende 337 des Axialabschnitts 334 abnimmt.
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Die Rippenelemente 335, 336 erstrecken sich paarweise parallel zueinander ausgehend von dem Axialabschnitt 334 und sind hierbei näherungsweise tangential an dem nach Art einer zylindrischen Hülse geformten Axialabschnitt 334 angeordnet, wie dies zum Beispiel aus 7 ersichtlich ist. In einer senkrecht zur Längsachse L der Welle 34 erstreckten Ebene E, schematisch dargestellt in 8, sind die paarweise einander zugeordneten Rippenelemente 335, 336 hierbei hin zueinander gekrümmt und kreuzen sich an einer radial von dem Axialabschnitt 334 abgelegenen Stelle, um sodann in den Körper 330 zu münden.
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Zwischen den Rippenelementpaaren sind die Achselemente 350 der Planetenräder 35 an dem Körper 330 angeordnet, sodass über die Rippenelemente 335, 336 eine Krafteinleitung vom Körper 330 hin zu dem Axialabschnitt 334 und darüber in die Welle 34 ermöglicht wird.
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Weil die Rippenelemente 335, 336 sich hin zu dem dem Körper 330 abgewandten Ende 337 des Axialabschnitts 334 verjüngen, reduziert sich die Erstreckungslänge X (siehe 8) der Rippenelemente 335, 336, gemessen im Querschnitt senkrecht zur Längsachse L, hin zu dem Ende 337 des Axialabschnitts 334, wie dies auch aus der perspektivischen Ansicht gemäß 7 ersichtlich ist.
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Die Verwendung solcher Rippenelemente 335, 336 ist vorteilhaft, um eine Materialanhäufung an dem Trägerelement 33 zu vermeiden. Dies kann einen Verzug aufgrund Schwindung an dem Trägerelement 33 nach seiner Herstellung reduzieren, und zudem ist die Gefahr für eine Lunkerbildung an dem Trägerelement 33 verkleinert.
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Über Bünde 342, 343 ist das Trägerelement 33 axial zu der Welle 34 abgestützt, wobei die Bünde 342, 343 beispielsweise auch dazu dienen, dass beim Umspritzen eine wirkungsvolle Abdichtung des Kunststoffspritzgießwerkzeugs geschaffen werden kann.
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An der Welle 34 ist an einem der Seiltrommel 24 zugeordneten Ende ein Befestigungsabschnitt 340 in Form eines Rändelabschnitts geformt, über den die Seiltrommel 24 drehfest mit der Welle 34 verbunden ist.
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Während das Trägerelement 33 aus Kunststoff gefertigt ist, ist die Welle 34 vorzugsweise aus einem Metallmaterial, zum Beispiel einem Stahlmaterial, gefertigt.
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Das Trägerelement 33 liegt zusammen mit den drehbar am Trägerelement 33 gelagerten Planetenrädern 35 und dem mit den Planetenrädern 35 in Verzahnungseingriff stehenden Sonnenrad 36 in dem Hohlrad 31 des Getriebes 30 ein, wie dies zum Beispiel aus 4 ersichtlich ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Hohlrad 31 als Kunststoffteil gefertigt und drehfest mit dem Bremstopf 42 der Schalteinrichtung 4 verbunden, wie dies in gesonderten Ansichten in 10 bis 16 dargestellt ist.
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Das Hohlrad 31, das über seine Innenverzahnung 310 mit den Planetenrädern 35 des Getriebes 30 kämmt, kann beispielsweise aus einem vergleichsweise kostengünstigen Kunststoff, zum Beispiel einem Polyamidmaterial wie PA 66, gefertigt sein und kann beispielsweise aus dem gleichen Kunststoff wie das Trägerelement 33 hergestellt sein.
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Das Hohlrad 31 ist drehfest mit dem Bremstopf 42 verbunden und dazu zum Beispiel mittel Kunststoffspritzgießen an den Bremstopf 42 angespritzt. Wie zum Beispiel aus der Schnittansicht gemäß 12 in Zusammenschau mit den gesonderten Ansichten des Bremstopfs 42 gemäß 13 bis 16 ersichtlich, durchgreift das Hohlrad 31 hierbei mit einem Befestigungsabschnitt 311 Öffnungen 422 an einem Bodenabschnitt 421 des Bremstopfs 42 und ist auf diese Weise zur Drehmomentübertragung fest mit dem Bremstopf 42 derart verbunden, dass im Betrieb das Hohlrad 31 gemeinsam mit dem Bremstopf 42 verdreht wird.
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Über die Schalteinrichtung 4 kann somit der Bremstopf 42 wahlweise gebremst, festgestellt oder freigeschaltet werden, wodurch auch das Hohlrad 31 wahlweise gebremst, festgestellt oder freigeschaltet wird.
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Von dem Bodenabschnitt 421 des Bremstopfs 42 erstreckt sich axial nach innen in den Bereich der Bremsfläche 420 des Bremstopfs 42 hinein ein Lagerabschnitt 423, über den der Bremstopf 42 und die Welle 34 drehbar zueinander gelagert sind. Der Lagerabschnitt 423 weist eine Lageröffnung 424 auf, durch die hindurch die Welle 34 greift und somit zu dem Bremstopf 42 gelagert ist.
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Dadurch, dass sich der Lagerabschnitt 423 koaxial zur Bremsfläche 420 und im Wesentlichen bis hin zu der offenen Stirnseite des Bremstopfs 42 erstreckt, kann ein Schmiermittel aus dem Bereich des Hohlrads 31 nicht auf die Bremsfläche 420 gelangen, sondern fließt gegebenenfalls entlang der Welle 34 aus dem Bremstopf 42 heraus. Eine Beeinträchtigung einer Bremswirkung an der Bremsfläche 420 kann dadurch vermieden werden.
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Oberseitig des Lagerabschnitts 423 ist eine sich ringförmig um die Lageröffnung 424 herum erstreckende Auflagefläche 425 gebildet, die zur axialen Abstützung des Trägerelements 33, insbesondere des dem Körper 330 abgewandten Endes 337 des Axialabschnitts 334 an dem Bremstopf 42 dient. Die Auflagefläche 425 stellt hierbei ein Gleitlager zur Verfügung und stellt sicher, dass das Trägerelement 33 und das Hohlrad 31 im Betrieb eine axial definierte Stellung zueinander einnehmen.
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In einem von der Auflagefläche 425 hin zum Bodenabschnitt 421 erstreckten, glockenförmigen Aufnahmeabschnitt 426 liegt das Trägerelement 33 mit den Rippenelementen 335, 336 ein.
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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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Ein Getriebe der hier beschriebenen Art kann an ganz unterschiedlichen Verstelleinrichtungen zum Verstellen zweier Fahrzeugteile zueinander Verwendung finden. Ein Türantrieb, wie er vorangehend beschrieben worden ist, stellt in diesem Zusammenhang nur ein mögliches Beispiel für einen Einsatz eines derartigen Getriebes dar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 10
- Karosserie
- 11
- Fahrzeugtür
- 110
- Türinnenraum
- 111
- Türscharnier
- 2
- Vorrichtung
- 20
- Gelenk
- 21
- Verstellteil (Fangband)
- 210, 211
- Ende
- 212
- Befestigungseinrichtung
- 213
- Öffnung
- 215
- Lauffläche
- 22
- Flexibles Kraftübertragungselement (Zugseil)
- 22A, 22B
- Seilabschnitt
- 223
- Seilnippel
- 23
- Einstelleinrichtung
- 24
- Seiltrommel
- 3
- Antriebseinrichtung
- 30
- Getriebe
- 31
- Hohlrad
- 310
- Innenverzahnung
- 311
- Verbindungsabschnitt
- 32
- Planetenradstufe
- 33
- Trägerelement
- 330
- Körper
- 331
- Fächer
- 332
- Deckelabschnitt
- 333
- Bodenabschnitt
- 334
- Axialabschnitt
- 335, 336
- Rippenelemente
- 337
- Ende
- 34
- Welle
- 340
- Befestigungsabschnitt
- 341
- Befestigungsabschnitt
- 342
- Bund
- 343
- Bund
- 344
- Lagerabschnitt
- 35
- Planetenräder
- 350
- Achselement
- 36
- Sonnenrad
- 360
- Hohlwelle
- 361
- Stirnrad
- 37
- Motorwelle
- 370
- Antriebsmotor
- 371
- Antriebsschnecke
- 38
- Gehäuse
- 380
- Seiltrommelgehäuse
- 4
- Schalteinrichtung
- 40
- Stellantrieb
- 41
- Träger
- 42
- Bremstopf
- 420
- Bremsfläche
- 421
- Bodenabschnitt
- 422
- Öffnungen
- 423
- Lagerabschnitt
- 424
- Öffnung
- 425
- Auflagefläche
- 426
- Aufnahmeabschnitt
- 430, 431
- Schaltelemente (Bremsbacken)
- E
- Ebene
- L
- Längsachse
- O
- Öffnungsrichtung
- V
- Verstellrichtung
- X
- Erstreckungslänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015215627 A1 [0004, 0052]