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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebe-Antriebseinheit unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung.
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Eine Lagereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bei Getriebe-Antriebseinheiten bekannt, die als Bestandteil von Komfortantrieben, beispielsweise von Fensterheberantrieben, Sitzverstellungsantrieben, Schiebedachantrieben oder ähnlichem in Kraftfahrzeugen Verwendung finden. Eine derartige Getriebe-Antriebseinheit bzw. deren Ankerwelle ist üblicherweise in drei Lagerstellen gelagert, zwei Lagerstellen, die sich in relativ geringem axialen Abstand an den beiden Stirnseiten des als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotors befinden, und einer dritten Lagerstelle, die die Ankerwelle in einem von dem Antriebsmotor beabstandeten Bereich beim Auftreten von Querkräften auf eine Schneckenverzahnung der Ankerwelle abstützt. Die bekannte Lagereinrichtung ist im Bereich eines Bürstenträgers des Elektromotors auf der der dritten Lagerstelle zugewandten Seite angeordnet, wobei der Bürstenträger zur Durchführung der Ankerwelle eine Durchgangsbohrung aufweist. Im Bereich der Durchgangsbohrung ist in einer Aufnahme der als Kalottenlager ausgebildete Lagerkörper eingesetzt, der mit einer sphärisch geformten Lageroberfläche an einer entsprechend geformten Anlagefläche der Aufnahme in einer dem Elektromotor zugewandten axialen Richtung anliegt. Um den Lagerkörper in der Aufnahme zu fixieren bzw. zu positionieren, ist es vorgesehen, dass über die Ankerwelle ein Sicherungs- bzw. Sprengring übergeschoben wird, der sich mit der radial umlaufenden Wand der Aufnahme verklemmt und gleichzeitig an dem Lagerkörper anliegt und diesen axial in der Aufnahme sichert. Das Vorsehen eines zusätzlichen Bauelements (Sicherungs- bzw. Sprengring) zur axialen Sicherung des Lagerkörpers in der Aufnahme stellt einen zusätzlichen Aufwand, insbesondere bezüglich der Montage, dar. Darüber hinaus muss die Montage des Sicherungselements überwacht werden, um sicherzustellen, dass das Sicherungselement den Lagerkörper in gewünschter Art und Weise in der Aufnahme sichert.
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Darüber hinaus ist es aus der
DE 10 2009 003 230 A1 der Anmelderin bekannt, einen Lagerkörper durch Klemmschluss in einer Aufnahme anzuordnen, wobei die Aufnahme lediglich punktuell am Außenumfang des Lagerkörpers anliegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass ein gegenüber dem Stand der Technik verringerter herstellungstechnischer Aufwand erforderlich ist. Insbesondere soll eine vereinfachte Montage ermöglicht werden, derart, dass das Erreichen der Soll-Position des Lagerkörpers in der Aufnahme besonders sicher und einfach überwacht bzw. festgestellt werden kann. Auch soll durch eine Reduzierung der Bauteilanzahl, insbesondere durch einen Verzicht auf ein separates Sicherungselement, der Kosten- und Logistikaufwand reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Lagerkörper in der Aufnahme durch eine Klemmschlussverbindung fixiert aufgenommen ist, die eine an dem Bürstenträger im Bereich der Aufnahme ausgebildete Klemmgeometrie umfasst, die zum Einführen des Lagerkörpers in die Aufnahme radial elastisch aufweitbar ausgebildet ist, und die in der axialen Endposition des Lagerkörpers in der Aufnahme diesen radial umgreift und axial in Richtung gegen die Anlagefläche kraftbeaufschlagt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die erfindungsgemäße Lagereinrichtung auf ein von der Aufnahme separates Befestigungselement verzichten kann, und dass die Montage des Lagerkörpers in der Aufnahme auf einfache Art und Weise durch radiales Aufweiten der Klemmgeometrie erfolgt. Nach dem Einschieben des Lagerörpers in die Aufnahme wird dieser von der Klemmgeometrie radial umschlossen und in Richtung gegen die Anlagefläche der Aufnahme gedrückt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Lagerkörper als Kalottenlager ausgebildet ist, und wenn die Klemmgeometrie das Kalottenlager im Bereich eines ersten sphärisch geformten Abschnitts des Kalottenlagers umgreift. Dadurch wird eine Selbstzentrierung des Lagerkörpers in der Aufnahme durch die Position der Ankerwelle erzielt, die die Reibverluste im Bereich des Lagerkörpers minimieren.
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Ganz besonders bevorzugt ist es bei der zuletzt genannten Ausgestaltung, wenn die Anlagefläche in der Aufnahme ebenfalls sphärisch ausgebildet ist und formschlüssig an einem zweiten sphärisch geformten Abschnitt des Kalottenlagers anliegt. Das Kalottenlager ist somit über relativ große Flächen schwenk- bzw. drehbar in der Aufnahme aufgenommen und kann sich optimal der Position der Ankerwelle anpassen.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung der Klemmgeometrie wird vorgeschlagen, dass die Klemmgeometrie an einem sich zumindest im Wesentlichen koaxial zu einer Durchgangsöffnung für die Ankerwelle im Bürstenträger erstreckenden Wandabschnitt des Bürstenträgers ausgebildet ist, der ringförmig um den Lagerkörper angeordnet ist und der einstückig am Bürstenträger angeformt ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht es insbesondere, dass sich die axiale Baulänge des Bürstenträgers im Bereich der Aufnahme gegenüber dem Stand der Technik nicht vergrößert. Darüber hinaus lässt sich die Klemmgeometrie durch die einstückige Anformung an den Bürstenträger relativ einfach durch eine entsprechende Berücksichtigung beim Werkzeug zum Herstellen des Bürstenträgers (Spritzgussteil) herstellen.
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In einer geometrisch bevorzugten Ausgestaltung der Klemmgeometrie wird vorgeschlagen, dass die Klemmgeometrie mehrere, vorzugsweise mindestens drei, in gleich großen Winkelabständen zueinander angeordnete Halteelemente für den Lagerkörper aufweist. Eine derartige Ausbildung der Klemmgeometrie bewirkt eine kinematisch eindeutige Positionierung bzw. Fixierung des Lagerkörpers in der Aufnahme.
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In einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung der Halteelemente ist es vorgesehen, dass die Halteelemente auf der der Anlagefläche abgewandten Seite einen geschlossenen, mehreckförmigen Querschnitt ausbilden, der punktuell an dem Lagerkörper anliegt.
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Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, dass mehrere, kreissegmentartige Halteelemente vorgesehen sind, die jeweils über deren gesamte Bogenlänge linienförmig an dem Lagerkörper anliegen.
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Um bei der zuletzt genannten Variante die radiale Aufweitbarkeit der Anlagebereiche zu ermöglichen ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Anlagebereiche durch Trennbereiche beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Die Erfindung umfasst auch eine Getriebe-Antriebseinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen, bei der eine erfindungsgemäße Lagereinrichtung verwendet wird. Unter einer Getriebe-Antriebseinheit für Kraftfahrzeuganwendungen wird dabei beispielsweise, jedoch nicht abschließend, eine Getriebe-Antriebseinheit eines Fensterheberantriebs, eines Sitzverstellungsantriebs, eines Schiebedachantriebs o.ä. verstanden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine perspektivische Ansicht auf den Bereich einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung einer Ankerwelle bei einem Antriebsmotor, der als Bestandteil einer Getriebe-Antriebseinheit verwendet wird und
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2 bis 5 jeweils perspektivische Ansichten auf unterschiedlich ausgestaltete Klemmgeometrien bei einem Bürstenträger zur Aufnahme eines Lagerkörpers.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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In der 1 ist ein Motorgehäuse 1 als Bestandteil einer im Übrigen nicht dargestellten Getriebe-Antriebseinheit 100 dargestellt, wie sie beispielsweise als Fensterheberantrieb, Sitzverstellungsantrieb o.ä. in einem Kraftfahrzeug Verwendung findet. Das Motorgehäuse 1 ist stirnseitig mit einem nicht dargestellten Getriebegehäuse verbunden, in dem ein Getriebe angeordnet ist, dessen üblicherweise als Abtriebswelle ausgebildetes Abtriebselement zum zumindest mittelbaren Verstellen eines Elements (Sitz, Fensterscheibe o.ä.) dient. Innerhalb des Motorgehäuses 1 sind die Bestandteile eines Elektromotors angeordnet, der über einen am Motorgehäuse 1 angeordneten Steckeranschluss 2 insbesondere mit dem Kabelbaum des Kraftfahrzeugs elektrisch verbindbar ist.
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Aus der dem Getriebegehäuse zugewandten Stirnseite des Motorgehäuses 1 ragt eine Ankerwelle 5 heraus, die an einem Teilbereich ihrer Länge eine Antriebsschnecke 6 mit einer Schrägverzahnung 7 aufweist, die mit einer Gegenverzahnung an einem nicht dargestellten Getrieberad kämmt, das innerhalb des erwähnten Getriebegehäuses angeordnet ist. Die Ankerwelle 5 ist im Motorgehäuse 1 in einem ersten, nicht dargestellten Lager auf dem der Antriebsschnecke 6 abgewandten Endbereich 8 des Motorgehäuses 1 gelagert. Das Motorgehäuse 1 nimmt darüber hinaus einen als Spritzgussteil aus Kunststoff bestehenden Bürstenträger 10 als Teil der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung auf, in dem ein Lagerkörper 15 aufgenommen ist, der die Ankerwelle 5 radial umfasst und diese in dem Bürstenträger 10 lagert. Der Lagerkörper 15 ist im Rahmen der Erfindung als Kalottenlager 16 mit zwei sphärisch ausgebildeten Abschnitten 17 ausgebildet, wobei in der 1 lediglich der eine, der Antriebsschnecke 6 zugewandte Abschnitt 17 erkennbar ist.
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Der Bürstenträger 10, der in der 2 in Einzeldarstellung dargestellt ist, weist eine Aufnahme 18 für den Lagerkörper 15 auf, die auf der dem zweiten sphärischen Abschnitt 17 des Lagerkörpers 15 zugewandten Seite eine ebenfalls sphärisch ausgebildete Anlagefläche 19 aufweist, an der der Lagerkörper 15 formschlüssig anliegt. Darüber hinaus weist der Bürstenträger 10 eine in Richtung der Längsachse 9 der Ankerwelle 5 verlaufende Durchgangsöffnung 21 auf, die die Ankerwelle 5 mit (geringem) radialem Abstand umgibt. Koaxial zur Längsachse 9 weist der Bürstenträger 10 einen die Ankerwelle 5 ringförmig umgebenden Wandabschnitt 22 auf, der eine Klemmgeometrie 25 zur Ausbildung einer Klemmschlussverbindung mit dem Lagerkörper 15 ausbildet.
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Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Klemmgeometrie 25 mehrere, im Ausführungsbeispiel sechs, radial nach innen ragende und in Bezug zur Längsachse 9 der Ankerwelle 5 zur Längsachse 9 geneigt angeordnete Halteelemente in Form von Haltebereichen 26 auf, die in gleich großen Winkelabständen zueinander angeordnet sind. Die sechs Haltebereiche 26 sind vorzugsweise in punktförmigem Anlagekontakt mit dem Abschnitt 17 des Lagerkörpers 15 angeordnet. Wesentlich ist, dass die Haltebereiche 26 radial nach außen aufweitbar sind, um den Lagerkörper 15 zum Ausbilden der Klemmschlussverbindung in den Wandabschnitt 22 der Aufnahme 18 einführen zu können. Die elastische, radiale Deformierbarkeit der Haltebereiche 26 wird dadurch bewirkt, dass der Wandabschnitt 22 zwischen den Haltebereichen 26 Freiräume bzw. Einschnitte 27 aufweist, so dass die Haltebereiche 26 in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind. Darüber hinaus kann durch eine entsprechende Gestaltung der Haltebereiche 26, insbesondere durch eine Variation der Wanddicke der Haltebereiche 26 im Vergleich zum Wandabschnitt 22 die radiale Aufweitbarkeit der Haltebereiche 26 beeinflusst werden, indem in der Wandstärke geringere Bereiche elastisch stärker deformiert werden können als hinsichtlich der Wanddicke stärkere Bereiche.
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In der 1 ist der Zustand erkennbar, bei der der Lagerkörper 15 in seiner axialen Endposition innerhalb der Aufnahme 18 aufgenommen ist. Dabei umgreifen die Haltebereiche 26 den Abschnitt 17 des Lagerkörpers 15 formschlüssig, wobei die Haltebereiche 26 wieder ihre ursprüngliche radiale Position eingenommen haben. Infolge der sphärischen Ausbildung des Abschnitts 17 wird über die Haltebereiche 26 gleichzeitig eine Axialkraft auf den Lagerkörper 15 erzeugt, die diesen gegen die Anlagefläche 19 der Aufnahme 18 kraftbeaufschlagt.
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In der 3 ist eine Klemmgeometrie 25a dargestellt, bei der diese neun, in gleich großen Winkelabständen zueinander angeordnete Halteelemente in Form von Haltefingern 28 aufweist, die leicht bogenförmig ausgebildet sind, und die neun Anlageflächen 29 für den Lagerkörper 15 im Einbauzustand des Lagerkörpers 15 in der Aufnahme 18 ausbilden. Die Haltefinger 28 weisen auf der dem Bürstenträger 10 abgewandten Seite gerundet ausgebildete Oberseiten 30 auf, die beim Einführen des Lagerkörpers 15 in die Aufnahme 18 das radiale Aufweiten der Haltefinger 28 erleichtern.
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In der 4 weist die Klemmgeometrie 25b drei, um 120° versetzt angeordnete, kreissegmentförmige Haltesegmente 31 als Halteelemente auf, die jeweils durch einen Längsschlitz 32 voneinander getrennt sind, um eine radiale Deformation der Haltesegmente 31 zu ermöglichen. Auch die Haltesegmente 31 umgreifen in der Einbaulage des Lagerkörpers 15 den Abschnitt 17 des Lagerkörpers 15 und bilden eine Klemmschlussverbindung durch eine linienförmige Anlage an dem Lagerkörper 15 aus.
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Zuletzt ist in der 5 eine Klemmgeometrie 25c dargestellt, die auf der der Anlagefläche 19 abgewandten Seite einen geschlossenen, mehreckförmigen Querschnitt in Form eines regelmäßigen Sechsecks (Hexagonalgeometrie) aufweist. Die geradlinig ausgebildeten Kanten 33 der Klemmgeometrie 25c bilden Halteelemente aus, die in etwa in einem mittleren Bereich jeweils punktförmig an dem Abschnitt 17 des Lagerkörpers 15 anliegen. Die Kanten 33 sind über gerundet ausgebildete Ecken 34 miteinander verbunden, die ggf. zur Erleichterung des radialen Aufweitens der Kanten 33 eine geringere Wandstärke aufweisen als die Kanten 33.
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Die soweit beschriebene Lagereinrichtung zur Aufnahme des Lagerkörpers 15 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht darin, durch eine geeignete Klemmgeometrie 25, 25a bis 25c eine klemmende Aufnahme eines insbesondere als Kalottenlager 16 ausgebildeten Lagerkörpers 15 durch eine Klemmschlussverbindung ohne die Verwendung zusätzlicher, separater Befestigungselemente zu ermöglichen. Insbesondere sind noch anders ausgebildete Klemmgeometrien denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009003230 A1 [0003]
