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Die Erfindung geht aus von einer Antriebsvorrichtung für ein verstellbares Teil eines Fahrzeugs, insbesondere für das Öffnen und Schließen einer Fensterscheibe, mit einem Elektromotor, der über ein Getriebe mit dem verstellbaren Fahrzeugteil in Wirkeingriff gebracht werden kann.
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Solche Antriebsvorrichtungen, die im Störfall, zum Beispiel einer entladenen Starterbatterie, weiterhin eine Betätigung des verstellbaren Fahrzeugsteils mit einem Notbetätigungselement zulassen, sind bereits seit längerem bekannt. Ein solcher Notbetrieb wird meistens mit einer von Hand zu betätigenden Kurbel ermöglicht.
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So ist zum Beispiel aus
DE 38 24 729 A1 eine, in einem Getriebegehäuse untergebrachte Antriebsvorrichtung, insbesondere für Schiebedächer, Schiebe-Hebedächer, Fensterscheiben oder dergleichen bekannt, bei der ein Elektromotor mittels eines auf der Antriebsachse des Elektromotors angebrachten Antriebsschnecke ein Schneckenrad eines Getriebes antreibt. Das Schneckenrad ist am Gehäuse mittels eines Bundlagers drehbar gelagert. Das Bundlager liegt mit seiner Außenseite in einer Öffnung des Gehäuses an und ein Lagerzapfen des Schneckenrades ist in die Innenseite des Bundlagers eingeführt. Im Normalbetrieb ist eine Antriebswelle, die sich durch die Achse des Schneckenrads hindurch erstreckt mittels an einem Kupplungsstück ausgebildeter Keilteile formschlüssig mit dem Schneckenrad verbunden.
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Ein erstes Ende der Antriebswelle steht in axialer Richtung über das Getriebegehäuse hinaus und steht im Wirkeingriff mit einem zu bewegenden Teil. Am anderen Ende der Antriebswelle ist eine Innensechskantöffnung ausgebildet. In diese Innensechskantöffnung kann ein entsprechen hierzu komplementär ausgebildetes Werkzeug eingesetzt werden, wobei zunächst das Kupplungsstück entfernt werden muss. Da hierbei die formschlüssige Verbindung aufgehoben wird ist im Notbetrieb die Antriebswelle von dem Schneckenrad entkoppelt und kann sich frei in der axialen Durchgangsbohrung des Schneckenrades drehen, so dass das mit der Antriebswelle verbundene, zu bewegende Teil direkt von Hand betätigt werden kann.
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Der Kostendruck in der Automobilindustrie fordert die Konstrukteure stetig dazu heraus nach Lösungen zu suchen, mit welchen die die Herstellungskosten der diversen Ausstattungsteile gesenkt werden können. Dies trifft auch für die genannten Antriebsvorrichtungen zu. Eine Kostensenkung eines Antriebs kann zum Beispiel durch Austausch von Materialen, die sich günstiger beziehen lassen oder durch Reduzierung der Komplexität, das heißt zum Beispiel durch weniger Teile oder einfacher zu montierender Teile erreicht werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebsvorrichtung mit Notbetätigungsmöglichkeit zu schaffen, deren Herstellungskosten gegenüber bekannten Lösungen reduziert ist.
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Dies wird bei einer Antriebsvorrichtung der genannten Gattung dadurch erreicht, dass an dem Gehäuse eine in das Gehäuse hineinragende Lageraufnahme ausgebildet ist und ein als Hohlrad ausgebildetes Zahnrad konzentrisch zur Lageraufnahme drehbar gelagert ist und die Lageraufnahme eine axiale Öffnung zum Hindurchstecken einer Notbetätigungseinrichtung aufweist.
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Die Kombination einer als Teil des Gehäuses ausgestalteten Lageraufnahme, das als Hohlrad ausgebildete Zahnrad und die hohle Lageraufnahme ermöglichen eine sehr kompakte Bauweise eines Getriebes bei gleichzeitiger Notbetätigungsmöglichkeit und reduzieren so Platzbedarf als auch die Anzahl der Montageteile. Dies spart sowohl Montagezeit als auch Kosten.
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Durch die Durchstecköffnung kann ein Notbetätigungsmittel trotz der fehlenden Achse des Zahnrades entweder dieses Zahnrad direkt, oder ein über die Durchstecköffnung erreichbares, anderes Zahnrad antreiben.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist das Drehlager als Lagerbuchse ausgebildet. Mit einer Lagerbuchse kann eine für geringe Reibungsverluste geeignete Materialpaarung zwischen Lagerbuchse und Hohlzahnrad gewählt werden, die geringen Verschleiß, beziehungsweise geringe Reibung ermöglicht. Auch werden hierdurch an die Fertigungstoleranzen des Gehäuses geringere Anforderungen gestellt, da die Lagerbuchse diese Fertigungstoleranzen auszugleichen vermag.
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In einer alternativen Ausführungsform weist die Lageraufnahme einen zylindrischen Bereich auf, welcher als Gleitlager ausgestaltet ist. Die Lageraufnahme bildet somit zugleich das Lager selbst.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hohlzahnrad als Schneckenrad ausgebildet und steht mit einer auf der Welle des Elektromotors angebrachten Schnecke in Wirkverbindung.
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Das Notbetätigungsmittel, zum Beispiel eine Kurbel könnte beispielsweise das Schneckenrad direkt antreiben. Denkbar wäre auch, die Kurbel durch das Schneckenrad hindurchzustecken und ein nicht mit dem Schneckenrad unmittelbar verbundenes weiteres Getriebeteil anzutreiben. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch ein weiteres Zahnrad zu dem Schneckenrad koaxial angeordnet und mit diesem im Wirkverbindung, wobei das weitere Zahnrad in seiner Drehachse eine Aufnahme für das Notbetätigungsmittel aufweist. Die Wirkverbindung zwischen Schneckenrad und weiterem Zahnrad kann beispielsweise in einer formschlüssigen Verbindung zwischen Schneckenrad und dem weiteren Zahnrad bestehen. In einer weiteren Ausführungsform ist das weitere Zahnrad als ein Antriebsritzel zur Betätigung des verstellbaren Fahrzeugteils ausgebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Schneckenrad auf der der Lageraufnahme abgewandten Seite des Schneckenrades einen ringförmigen Anlaufwulst auf.
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Mittels des Anlaufwulstes, welcher gegen einen Anlaufring läuft kann die Getriebeanordnung axiale Kräfte aufnehmen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebegehäuse auf der dem Lageraufnahme gegenüberliegenden Seite eine Öffnung auf welche mittels eines Gehäusedeckels verschließbar ist.
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Diese Öffnung kann als Montageöffnung genutzt werden. Bei dem beschriebenen Aufbau des Getriebes besteht dieses aus nur wenigen Teilen und ist sehr leicht zusammenzusetzen. Durch die Montageöffnung kann die Lagerbuchse auf den Lagerdom aufgepresst werden und anschließend wird das Schneckenrad mit dem formschlüssig verbundenen Antriebsritzel auf die Lagerbuchse aufgesetzt. Nach dem Auflegen eines Anlaufrings auf den auf dem Schneckenrad ausgebildeten Anlaufwulstes kann das Gehäuse mit dem Gehäusedeckel verschlossen werden Der Gehäusedeckel fixiert somit den Anlaufring.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist die Lageraufnahme als Teil des Gehäusedeckels ausgestaltet. In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Gehäusedeckel aus einem Blech, bei welchem in einem Tiefzugverfahren eine zylindrische Wandung für die Verwendung als Lagerstelle ausgeformt ist.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das als Hohlrad ausgebildete Zahnrad auf einem Innenlager der Lageraufnahme gelagert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das als Hohlrad ausgebildete Zahnrad auf einem Außenlager der Lageraufnahme gelagert. Durch die Lagerung eines Zahnrades auf der Außenseite einer Lageraufnahme ist der Durchmesser des Lagers größer als bei einem Lager, welches auf der Innenseite einer Lageraufnahme gleicher Größe gelagert wäre. Hierdurch sind die Reibungsverluste geringer, so dass dieses Lager auch als Gleitlager ausgebildet werden kann.
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Die Erfindung wird nun an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 Einen Querschnitt durch eine Antriebsvorrichtung
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2 Einen Querschnitt durch eine Antriebsvorrichtung ohne Lagerbuchse
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3 Einen Querschnitt durch eine Antriebsvorrichtung mit der Variante eines Stehbolzens
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1 zeigt eine Antriebsvorrichtung 1 für einen automatischen Fensterheber. Die gezeigte Antriebsvorrichtung ist zusammengesetzt aus einem Gehäuse 2, einem an das Gehäuse 2 angeflanschten Elektromotor 3, der in diesem Querschnitt nicht sichtbar ist, einer auf der Antriebswelle des Elektromotors fixierten Antriebsschnecke 4, einem Schneckenrad 5, einer Laufbuchse 6, einem Antriebsritzel 7, einer Anlaufscheibe 8 und einem Gehäusedeckel 9.
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Das Gehäuse 2 ist in dem Ausführungsbeispiel als Kunststoffspritzteil hergestellt. Ein Fachmann wird jedoch auch andere Materialien wählen, wie zum Beispiel Zinkdruckguss, wenn diese dem geplanten Anwendungsfall besser entsprechen. Die Auswahl, auch der Materialien der anderen Bauteile der Antriebsvorrichtung kann auf diese Weise hinsichtlich Festigkeit, Gewicht, Kosten oder anderer Kriterien optimiert werden.
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Das Gehäuse 2 hat an seiner Gehäuseunterseite 21 eine als Lagerdom 22 ausgebildete Lageraufnahme, welche in die Innenseite des Gehäuses 2 hineinragt. Der Lagerdom 22 weist eine zylinderförmige Wandung auf, die dazu vorgesehen an ihrer Außenseite die Laufbuchse 6 aufzunehmen. Die Laufbuchse 6 wird bei der Montage auf die Lagerdomaußenseite aufgepresst. Eine Laufbuchse 6 ist ein relatives kostengünstiges Bauteil für ein Drehlager, welches eingesetzt wird, wenn wie in dem Anwendungsfall eines automatischen Fensterhebers nur relativ geringe radiale Kräfte aufzunehmen sind. Es ist jedoch für einen Fachmann selbstverständlich, dass er auch andere Lagerarten, zum Beispiel Kugellager, Walzlager, oder Nadellager wählen kann, wenn der geplante Anwendungsfall andere Anforderung stellt.
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Auf die Laufbuchse 6 ist das Schneckenrad 5 aufgesetzt. Das Schneckenrad 5 ist als Hohlrad ausgebildet und weist auf seiner Schneckenradunterseite 51 eine erste zylinderförmige Ausnehmung 52 auf, deren Durchmesser und Höhe auf die Laufbuchse 6 abgestimmt ist, so dass das Schneckenrad mit ausreichend Spiel auf der Laufbuchse 6 läuft.
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Die Höhe des Lagerdoms 22, gemessen an der Außenseite des Lagerdoms 22, ist so bemessen, dass nach dem Aufpressen der Laufbuchse 6 die Laufbuchse 6 gegenüber dem Lagerdom 22 einen Überstand bildet. Des Weiteren ist die Tiefe der ersten zylinderförmigen Ausnehmung 52 des Schneckenrades so gewählt, dass diese Tiefe geringer ist, als die Höhe der Laufbuchse 6. Diese Bemessungen tragen dafür Sorge, dass das Schneckenrad 5 ausreichend Abstand zu den Flächen der Gehäuseinnenseite einhält und in axialer Richtung das Schneckenrad nur mit dem Boden 53 seiner ersten Vertiefung 52 auf der Laufbuchse 6 aufsitzt.
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Bei geeigneter Materialwahl von Lagerdom 22 und Schneckenrad 5 kann die Laufbuchse 6 auch gänzlich entfallen, wobei in diesem Fall der Lagerdom 22 gleichzeitig als Gleitlager dient.
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Auf einer Schneckenradoberseite 54 weist das Schneckenrad 5 eine zweite zylinderförmige Ausnehmung 55 auf, welche das Antriebsritzel 7 aufnimmt. Wegen der gegenüber dem Schneckenrad 5 höheren Belastung ist das Antriebsritzel 7 im Ausführungsbeispiel als Sinterteil ausgebildet, während das Schneckenrad 5 aus Kunststoff besteht. Das Antriebsritzel 7 ist mit dem Schneckenrad 5 formschlüssig verbunden und wird hierzu mit dem Kunststoff des Schneckenrades 5 umspritzt. Die Achsen der ersten zylinderförmigen Ausnehmung 52 und die Achse 71 des Antriebsritzels 7 liegen auf einer gemeinsamen Achse.
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Des Weiteren ist auf der Schneckenradoberseite des Schneckenrades 5 ein ringförmiger Anlaufwulst 56 ausgebildet, welcher ebenfalls konzentrisch zur Achse 71 des Antriebsritzels 7 ist. Bei der Montage wird auf diesen Anlaufwulst 56 eine ringförmige Anlaufscheibe 8 aufgelegt und das Gehäuse mit dem Gehäusedeckel 9 verschlossen. Der Gehäusedeckel 9 halt die Anlaufscheibe 8 am Platz, so dass Kräfte die radial in Richtung der Oberseite des Schneckenrades 5 wirken, über den Anlaufwulst 56 auf die Anlaufscheibe 8 übertragen werden und damit vom Gehäusedeckel 9, und somit letztendlich vom Gehäuse 2 aufgenommen werden.
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Durch eine Gehäuseöffnung 24 ist die Antriebsschnecke 4 des Elektromotors hindurchgesteckt und steht mit dem Schneckenrad 5 in Wirkverbindung. Bei Betätigung des Elektromotors werden die Umdrehungen des Elektromotors über den aus dem Antriebsschnecke 4 und dem Schneckenrad 5 gebildeten Schneckengetriebe 4, 5 in ihrer Drehzahl reduziert. Über das mit dem Schneckenrad 5 mitlaufende Antriebsritzel wird eine Wirkverbindung zu einem nicht dargestellten Fensterhebergetriebe hergestellt und je nach Drehrichtung des Elektromotors die ebenfalls nicht dargestellte Fensterscheibe angehoben oder abgesenkt.
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Für einen Störfall, beispielsweise einer entladenen Starterbatterie, ist eine manuelle Betätigung der Antriebsvorrichtung 1 vorgesehen. Hierzu weist das Antriebsritzel in seiner Achse 71 eine sechskantförmige Ausnehmung 72 auf. Da sowohl der Lagerdom 22 als auch das Schneckenrad 5 axiale Durchgangsöffnungen 23, 58 aufweisen, kann von der Gehäuseunterseite 22 die sechskantförmige Achse eines nicht dargestellten Betätigungselementes bis zur sechskantförmigen Ausnehmung 72 des Antriebsritzels durchgesteckt werden. Mit dem beispielsweise als Handkurbel ausgestalteten Betätigungselementes kann dann das Antriebsritzel 7 direkt gedreht werden. In dem Ausführungsbeispiel ist an der Kurbel ein Außensechskantprofil ausgebildet, welches mit einem entsprechenden sechskantförmigen Aufnahme der Antriebsvorrichtung in Formschluss gebracht werden kann. Selbstverständlich steht es dem Fachmann frei, auch andere Profile, wie zum Beispiel Sternprofile zur Kraftübertragung vorzusehen, ohne dass er hierbei vom Erfindungsgedanken abweicht.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform sind bei der Notbetätigung Antriebsritzel 7 und Schneckengetriebe 5 weiterhin in Wirkverbindung, so dass der Elektromotor bei der Notbetätigung mitgedreht werden muss. Bei dem dargestellten Anwendungsfall eines Fensterhebers sind die hierfür aufzuwendenden Kräfte noch relativ gering, so dass auf eine Entkoppelung von Antriebsritzel 7 und Schneckenrad 5 verzichtet werden kann. Für andere Anwendungsfälle, beispielsweise einer Antriebsvorrichtung für ein Schiebedach können, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen, Kupplungsmechaniken vorgesehen werden, die bei einer Notbetätigung das Antriebsritzel 7 vom Schneckenrad 5 trennen, und so das Mitdrehen des Elektromotors verhindern.
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Bei dem vorgestellten erfinderischen Konzept ist die Lagerstelle für das Antriebsrad, in diesem Fall das Schneckenrad 5 von innen nach außen gekehrt. Durch den entstandenen Hohlraum kann der Sechskantschlüssel für die Notbetätigung von der Gehäuseunterseite direkt in das Antriebsritzel 7 geführt werden. Die bei den bisher üblichen Motoren verwendete Stahlwelle entfällt somit. Hierdurch ergeben sich Teileeinsparungen, Gewichtseinsparungen und Kosteneinsparungen.
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2 zeigt eine Variante der Antriebsvorrichtung 1. Die Geometrie dieser Antriebsvorrichtung 1 weicht von der in der in Figur beschriebenen Antriebsvorrichtung ab, weist aber, bis auf die Lagerbuchse 6 gleiche Bauelemente auf. Diese wurden daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Lageraufnahme als Teil des Gehäusedeckels 9 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gehäusedeckel 9 ein Blech bei welchem die Lageraufnahme für das Schneckenrad 5 in einem Tiefziehprozess hergestellt wurde. Die Lageraufnahme ist als sich nach innen, in das Gehäuse hineinreichende zylinderförmige Wandung 91 ausgebildet. Auf Grund der besonderen Materialwahl kannte auf eine Lagerbuchse 6 verzichtet werden. Das Schneckenrad 5 ist mit einem zylinderförmigen Lagerzapfen 57 direkt in der zylinderförmigen Wandung 91 gelagert und bildet somit ein Innenlager. Der Lagerzapfen 57 weist ebenfalls eine Durchgangsöffnung 58 auf, so dass durch diese Durchgangsöffnung 58 ein Notbetätigungsmittel hindurchgesteckt werden kann und mit der entsprechend vorgesehenen Aufnahme des Antriebsritzel 7 in Eingriff gebracht werden kann.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die ringförmige Anlaufwulst 56 des Schneckenrades 5 auf der Schneckenradunterseite 51. Die ringförmige Anlaufwulst 56 ist konzentrisch zum Lagerzapfen 57 und läuft in diesem Ausführungsbeispiel gegen den Getriebedeckel. Da der Getriebedeckel 9 als Blechteil ausgebildet ist, bildet der Getriebedeckel 9 zugleich die Anlaufscheibe für diesen Axialanlauf des Schneckenrads 5. Ein gesondeter Anlaufring, wie im ersten Ausführungsbeispiel entfällt somit. Die ringförmige Anlaufwulst 56 weist einen größeren Durchmesser als die Außenwandung der zylinderförmigen Wandung 91 auf. Zwischen Lagerzapfen 57 und der ringförmigen Anlaufwulst 56 ist somit eine ringförmige Nut 59 ausgebildet, welche den Platz für die als zylinderförmige Wandung 91 ausgebildete Lagerstelle des Schneckenrades 5 schafft.
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3 zeigt eine weitere Variante der Antriebsvorrichtung 1. Für den Fall dass eine Notbetätigung nicht gewünscht ist, kann das Gehäuse in einer Ausführung bereitgestellt werden, bei der an dem Lagerdom 22 in axialer Verlängerung ein Stehzapfen 29 ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch ein Einsatzwerkzeug bei dem Spritzgussverfahren zur Herstellung des Gehäuses 2 erfolgen. Durch den Stehzapfen 29 kann das Antriebsritzel 7 zusätzlich abgestützt werden, wobei dann die Achse des Antriebsritzels 7 als Durchgangsbohrung ausgestaltet ist, und auf den Durchmesser des Stehzapfens 29 abgestimmt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 21
- Gehäuseunterseite
- 22
- Lagerdom (1, 3), zylinderförmige Wandung (2)
- 23
- axiale Durchgangsöffnung des Gehäuses
- 24
- Gehäuseöffnung
- 29
- Stehzapfen
- 3
- Elektromotor
- 4
- Antriebsschnecke
- 5
- Schneckenrad
- 51
- Schneckenradunterseite
- 52
- ersten zylinderförmigen Ausnehmung
- 53
- Boden des Schneckenrades
- 54
- Schneckenradoberseite
- 55
- zweite zylinderförmige Ausnehmung zur Aufnahme des Antriebsritzels
- 56
- ringförmige Anlaufwulst
- 57
- Lagerzapfen
- 58
- Durchgangsöffnung des Schneckenrades
- 59
- ringförmige Nut
- 6
- Lagerbuchse
- 7
- Antriebsritzel
- 71
- Achse des Antriebsritzels
- 72
- sechskantförmige Ausnehmung
- 8
- Anlaufscheibe
- 9
- Gehäusedeckel
- 91
- zylinderförmigen Wandung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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