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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Verstelleinrichtung zum Verstellen eines Fahrzeugteils, insbesondere eines Fensterhebers, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Antriebsvorrichtung umfasst zumindest eine elektromotorisch antreibbare Getriebestufe mit zumindest einem drehbaren, mit dem Fahrzeugteil in Getriebeverbindung stehenden Getriebeelement und ein Lager zum Lagern des Getriebeelements.
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Eine derartige Antriebsvorrichtung kann insbesondere Bestandteil einer Fensterhebereinrichtung sein und somit zum Verstellen einer Fensterscheibe dienen. Eine solche Antriebsvorrichtung kann aber auch zum Verstellen eines anderen Verstellelements, beispielsweise eines Schiebedachs oder dergleichen, in einem Fahrzeug dienen.
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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 Zugelement (z.B. ein Zugseil) mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt, wobei das Zugelement derart an der Seiltrommel angeordnet ist, dass sich bei einer Drehbewegung der Seiltrommel das Zugelement 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.
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Bei einer Antriebsvorrichtung für einen Fensterheber kommt es, bei als Gleitlagern ausgeführten Lagern, im Betrieb aufgrund entstehender Reibung zu einer Erwärmung. Beispielsweise kann sich ein Lager, das eine Antriebswelle einer Motoreinheit lagert, im Betrieb erwärmen, insbesondere wenn die Antriebswelle beispielsweise über eine Antriebsschnecke mit einem Antriebsrad in Getriebeverbindung und sich im Betrieb mit vergleichsweise hoher Drehzahl dreht.
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Wünschenswert ist, im Betrieb der Antriebsvorrichtung eine übermäßige Erwärmung an Lagern der Antriebsvorrichtung zu vermeiden.
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Aus der
DE 10 2011 006 020 A1 ist ein Wälzlager mit einem Außenring und einem Innenring bekannt, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Zumindest einer der Lagerringe weist einen Hohlraum auf, der zumindest teilweise mit einer Substanz gefüllt ist, welche bei einer Änderung mindestens eines Umgebungsparameters einen irreversiblen Phasenwechsel vollzieht.
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Bei einem aus der
DE 10 2011 006 330 A1 bekannten Wälzlager weist mindestens ein Wälzkörper einen Hohlraum auf, in den eine Füllung eingebracht ist. Diese Füllung kann bei einem Temperaturanstieg einen Phasenwechsel von einem festen Aggregatzustand hin zu einem flüssigen Aggregatzustand vollführen.
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Bei einem aus der
DE 10 2013 221 732 A1 bekannten Wälzlager ist ein Phasenwechsel-Heizelement zum Aufheizen von Lagerelementen z.B. zur verbesserten Schmierung an ein Lagergehäuse angesetzt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die günstige Betriebseigenschaften und eine lange Lebensdauer insbesondere an ihren Lagern aufweisen kann.
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Demnach weist das Lager ein Lageelement mit einer Lageröffnung zum drehbaren Lagern des Getriebeelements und zumindest einen mit dem Lagerelement verbundenen oder in das Lagerelement integrierten, ein Phasenwechselmaterial aufweisenden Kühlabschnitt auf.
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Das Lager weist eine Lageröffnung zum drehbaren Lagern des Getriebeelements auf. Das Lager verwirklicht somit ein Gleitlager, in dessen Lageröffnung das Getriebeelement, beispielsweise eine Welle, drehbar gelagert ist. Im Betrieb dreht sich das Getriebeelement in der Lageröffnung, was zu Reibung in der Lageröffnung und somit zu einer Erwärmung an dem Lagerelement führt.
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Um eine übermäßige Erwärmung an dem Lagerelement zu vermeiden, ist an dem Lagerelement zumindest ein Kühlabschnitt vorgesehen. Der Kühlabschnitt kann in das Lagerelement integriert sein oder kann als gesondertes Kühlelement ausgebildet und an das Lagerelement angesetzt sein. Der Kühlabschnitt weist ein Phasenwechselmaterial auf, das bei einer vorbestimmten Temperatur z.B. einen Phasenübergang von einem festen Aggregatzustand hin zu einem flüssigen Aggregatzustand ausführt. Bei einem Phasenübergang von fest zu flüssig kann das Phasenwechselmaterial aufgrund seiner latenten Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme eine große Menge an Wärme aufnehmen, die wesentlich größer ist als die Wärme, die aufgrund der gewöhnlichen spezifischen Wärmekapazität aufgenommen werden könnte. Beim umgekehrten Phasenübergang von flüssig zu fest wird die Wärme dann entsprechend wieder abgegeben.
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Solche Phasenwechselmaterialien werden auch als Latentwärmespeicher bezeichnet. Phasenwechselmaterialien können beispielsweise Salze oder Paraffine als Speichermedium aufweisen, die bei einem Phasenübergang von fest zu flüssig geschmolzen werden und dabei eine große Wärmemenge (Schmelzwärme) aufnehmen können. Beim umgekehrten Phasenübergang von flüssig zu fest wird die vorher aufgenommene Wärme als Erstarrungswärme wieder abgegeben.
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Der Kühlabschnitt kann als gesondertes Kühlelement ausgebildet sein oder kann in das Lagerelement integriert sein. Ist der Kühlabschnitt als gesondertes Kühlelement ausgebildet, ist er an das Lagerelement angesetzt und mit dem Lagerelement verbunden, sodass eine flächige Anlage zwischen dem Kühlabschnitt und dem Lagerelement besteht, um einen günstigen Wärmeübergang vom Lagerelement hin zum Kühlabschnitt bereitzustellen. Ist der Kühlabschnitt in das Lagerelement integriert, so ist der Kühlabschnitt beispielsweise einstückig an das Lagerelement angeformt. Beispielsweise können hierzu Öffnungen in das Lagerelement eingebracht sein, in denen das Phasenwechselmaterial aufgenommen ist.
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Beispielsweise weist der Kühlabschnitt einen (mit dem Lagerelement verbundenen oder in das Lagerelement integrierten) Körper auf, in dem das Phasenwechselmaterial eingefasst ist. Beispielsweise kann der Körper eine Hülle bereitstellen, die mit dem Phasenwechselmaterial gefüllt ist. Die Hülle kann starr oder auch flexibel sein und ist – bei Ausbildung des Kühlabschnitts als gesondertes Kühlelement – an das Lagerelement angesetzt und fest mit dem Lagerelement verbunden.
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Das Lagerelement kann beispielsweise als ringförmige Lagerbuchse ausgebildet sein. Das Lagerelement erstreckt sich somit ringförmig um eine Lagerachse, um die das Getriebeelement drehbar in der Lageröffnung des Lagerelements gelagert ist. Das Lagerelement kann beispielsweise aus Metall gefertigt sein, mit guten Gleiteigenschaften für das in der Lageröffnung gelagerte Getriebeelement.
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Ist der Kühlabschnitt durch ein gesondertes Kühlelement ausgebildet, so kann das Kühlelement beispielsweise an eine quer zur Lagerachse erstreckte Stirnfläche des Lagerelements angesetzt sein. Denkbar und vorteilhaft kann hierbei sein, zwei Kühlelemente vorzusehen, die das Lagerelement zwischen sich aufnehmen, wobei ein erstes Kühlelement an eine erste Stirnfläche des Lagerelements und ein zweites Kühlelement an eine axial entlang der Lagerachse zur ersten Stirnfläche beabstandete, zweite Stirnfläche des Lagerelements angesetzt sein kann. Über die vergleichsweise großflächigen Stirnflächen des Lagerelements können die Kühlelemente somit Wärme aufnehmen, sodass Wärme in effizienter Weise von dem Lagerelement abgeführt und in den Kühlelementen gespeichert werden kann.
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Die Kühlelemente stehen flächig mit dem Lagerelement in Verbindung, sodass Wärme in effizienter Weise vom Lagerelement auf die Kühlelemente übertragen werden kann. Um hierbei den Wärmeübergang weiter zu verbessern, kann das Lagerelement beispielsweise ein oder mehrere Aussparungen, beispielsweise an der um die Lagerachse erstreckten Umfangsfläche des ringförmigen Lagerelements, aufweisen, in die die Kühlelemente mit von ihren Körpern vorstehenden Formschlusselementen eingreifen. Am Lagerelement wird somit die für den Wärmeübergang vom Lagerelement auf die Kühlelemente zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert, sodass am Lagerelement eine effiziente Kühlung bereitgestellt werden kann.
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Bei Verwendung einer oder mehrerer gesonderter Kühlelemente können die Kühlelemente unter elastischer Vorspannung an dem Lagerelement anliegen. Die Kühlelemente werden somit beispielsweise federelastisch gegen jeweils eine Stirnfläche des Lagerelements gepresst, wobei hierzu beispielsweise ein oder mehrere Federelemente, über die ein jedes Kühlelement gegenüber einem zugeordneten Gehäuseabschnitt abgestützt ist, vorgesehen sein können. Denkbar und möglich ist aber auch, dass Kühlelement selbst federelastisch auszugestalten, sodass durch Abstützung des Kühlelements einerseits an einem Gehäuseabschnitt und andererseits an dem Lagerelement das Kühlelement unter federelastischer Vorspannung an dem Lagerelement anlegen kann. Durch die Vorspannung kann eine flächige, spaltfreie Anlage des Kühlelements an dem Lagerelement gewährleistet werden, was einen verbesserten Wärmeübergang bewirken kann.
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Ist das Lagerelement als ringförmige Lagerbuchse zur Bereitstellung eines Gleitlagers ausgebildet, so können die an das Lagerelement angesetzten Kühlelemente beispielsweise jeweils eine mit der Lageröffnung des Lagerelements fluchtende Öffnung aufweisen, die jedoch einen im Vergleich zur Lageröffnung größeren Durchmesser aufweist. Die Öffnung eines jeden Kühlelements dient somit nicht zur Lagerung, sondern ist von dem in der Lageröffnung des Lagerelements gelagerten Getriebeelement radial beabstandet, sodass zwischen dem Getriebeelement und dem Kühlelement keine direkte Reibung entsteht. Auf diese Weise werden Beschädigungen an den Kühlelementen im Betrieb vermieden.
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Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise eine Motoreinheit mit einem Elektromotor aufweisen. Der Elektromotor umfasst einen Stator und einen zum Stator drehbaren Rotor, wobei in diesem Fall das über das Lager gelagerte Getriebeelement beispielsweise durch eine mit dem Rotor verbundene, um eine Wellenachse drehbare Antriebswelle gebildet ist. Über das Lager kann die Antriebswelle beispielsweise an einem Antriebsgehäuse der Antriebsvorrichtung gelagert sein.
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Die Antriebswelle kann beispielsweise eine Antriebsschnecke mit einer Schneckenverzahnung tragen. Über die Antriebsschnecke kann die Antriebswelle mit einem Antriebsrad der Getriebestufe in Getriebeverbindung stehen, sodass durch eine Drehbewegung der Antriebswelle das Antriebsrad angetrieben werden kann.
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Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise Bestandteil eines Seilantriebs sein, bei dem eine Seiltrommel mit dem Antriebsrad wirkverbunden ist. Über das Antriebsrad wird somit die Seiltrommel angetrieben, sodass ein an der Seiltrommel angeordnetes Zugelement, beispielsweise ein Zugseil, bewegt und dadurch das mittels der Antriebsvorrichtung zu verstellende Fahrzeugteil verstellt wird. Ein solcher Seilantrieb kann beispielsweise Bestandteil einer Fensterhebereinrichtung oder auch eines Schiebedachantriebs oder eines Heckklappenantriebs sein.
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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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2A eine Draufsicht auf das Trägerelement, an einer dem Seilausgangsgehäuse zugewandten, ersten Seite;
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2B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 2A;
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3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Motoreinheit der Antriebsvorrichtung in einem Antriebsgehäuse;
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4A eine Explosionsansicht einer Antriebswelle und eines die Antriebswelle lagernden Lagers;
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4B eine Ansicht der Antriebswelle mit dem daran angeordneten Lager;
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5 eine gesonderte Ansicht des Lagers;
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6 eine Querschnittansicht eines Kühlelements des Lagers; und
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7 eine schematische Ansicht einer Fensterhebereinrichtung.
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1A, 1B 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 7, 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 Zugelement in Form eines Zugseils 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 7 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 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 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 den Gehäuseabschnitten 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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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. 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. Bei Ansetzen des Antriebsgehäuses 7 gelangen Befestigungseinrichtungen 71 in Form von Eingriffsbuchsen 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
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Wie in 2B dargestellt, ist die Antriebswelle 800 des Elektromotors 80 um eine Wellenachse W drehbar relativ zu dem Antriebsgehäuse 7 gelagert. Wie aus der Schnittansicht gemäß 2B ersichtlich, ist der Elektromotor 80 hierbei durch einen Stator 83, der an Polzähnen eine Mehrzahl von Statorwicklungen 830 (schematisch angedeutet in 2B) trägt, und einen Rotor 84, der eine Magnetanordnung 840 mit einer Mehrzahl von Permanentmagnetpolen 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 Magnetanordnung 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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Die Antriebswelle 800 des Elektromotors 80 der Motoreinheit 8 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Lager 82 in dem Schneckengehäuse 74 gelagert. Das Lager 82 ist axial an einem Absatz 741 in dem Schneckengehäuse 74 abgestützt und nimmt dadurch eine definierte Position in dem Schneckengehäuse 74 ein. Das Lager 82 kann beispielsweise in das zumindest weitestgehend zylindrisch geformte Schneckengehäuse 74 eingepresst sein und weist somit einen Presssitz in dem Schneckengehäuse 74 auf.
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Zur Axiallagerung der Antriebswelle 800 ist in einem Endabschnitt 742 des Schneckengehäuses 74 ein Anlaufelement 86 angeordnet, das die Antriebswelle 800 axial abstützt. Der Endabschnitt 742 weist gegenüber dem die Antriebsschnecke 81 einfassenden Abschnitt des Schneckengehäuses 74 einen reduzierten Innendurchmesser auf, sodass am Übergang zwischen dem Endabschnitt 742 und dem daran anschließenden Abschnitt des Schneckengehäuses 74 der Absatz 741 gebildet ist.
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Das axial zu dem Lager 82 beabstandete Lagerelement 85 dient einerseits zur Lagerung der Antriebswelle 800 und verbindet andererseits den Stator 83 mit dem Antriebsgehäuse 7. Das Lagerelement 85 greift hierzu mit einem ersten Schaftabschnitt 850 in den Stator 83 und mit einem zweiten Schaftabschnitt 851 in das Schneckengehäuse 74 ein. Über den zweiten Schaftabschnitt 851 kann das Lagerelement 85 z.B. ebenfalls einen Presssitz in dem Schneckengehäuse 74 einnehmen, wobei der Schaftabschnitt 851 axial an einem Absatz 740 am Eingang des Schneckengehäuses 74 abgestützt ist.
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Im Betrieb treibt der Elektromotor 80 die Antriebswelle 800 mit vergleichsweise großer Drehzahl an, wobei die Drehbewegung der Antriebwelle 800 über die Antriebsschnecke 81 (die vorzugsweise einstückig mit der Antriebwelle 800 ausgebildet ist) in untersetzter Weise auf das Antriebsrad 6 übertragen wird. Aufgrund der Drehbewegung der Antriebswelle 800 in dem Lager 82 und in dem Lagerelement 85, die jeweils als Gleitlager ausgebildet sind, kommt es im Lager 82 und im Lagerelement 85 zu Reibungsverlusten, die zu einer Erwärmung an dem Lager 82 und dem Lagerelement 85 führen können. Die Erwärmung schränkt hierbei die Betriebszeit der Antriebsvorrichtung 1 ein. Eine übermäßige Erwärmung an dem Lager 82 und dem Lagerelement 85 ist zu vermeiden.
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Während das Lagerelement 85 axial vergleichsweise lang erstreckt ist und ein vergleichsweise großes Volumen bei demzufolge vergleichsweise großer Wärmespeicherkapazität aufweist, ist das Lager 82 als Lagerbuchse ausgebildet, mit vergleichsweise geringer axialer Länge. Um hierbei an dem Lager 82 eine übermäßige Erwärmung zu vermeiden, ist an dem Lager 82 eine Kühleinrichtung vorgesehen, die die Wärmeaufnahmefähigkeit an dem Lager 82 im Betrieb vergrößert und somit dazu beiträgt, eine übermäßige Erwärmung an dem Lager 82 zu verhindern.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lager 82, wie aus 3 bis 5 ersichtlich, durch ein Lagerelement 820 ausgebildet, an das Kühlabschnitte in Form von Kühlelementen 823 angesetzt sind. Das Lagerelement 820 verwirklicht eine Lagerbuchse, mit einer zentralen Lageröffnung 821, in der die Antriebswelle 800 gleitend gelagert ist. Das Lagerelement 820 kann beispielsweise aus einem Metallmaterial gefertigt sein und stellt günstige Gleiteigenschaften für die Antriebswelle 800 in der Lageröffnung 821 zur Verfügung.
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Die Kühlelemente 823 sind an die axial zueinander beabstandeten Stirnflächen des Lagerelements 820 angesetzt und weisen jeweils einen Körper 826 auf, von dem eine Mehrzahl von Formschlusselementen 825 (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Formschlusselemente 825) axial vorstehen. Die Formschlusselemente 825 greifen in Aussparungen 822 des Lagerelements 820 ein, die als radial in das Lagerelement 820 eingeformte Vertiefungen an der Umfangsfläche des Lagerelements 820 geformt sind. Die Kühlelemente 823 sind somit in flächiger Anlage mit dem Lagerelement 820, wobei über den Eingriff der Formschlusselemente 825 in die Aussparungen 822 eine Vergrößerung der für den Wärmeübertrag bereitstehenden Oberfläche erreicht wird, sodass Wärme in effizienter Weise von dem Lagerelement 820 hin zu den Kühlelementen 823 geleitet werden kann.
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Die Antriebswelle 800 ist ausschließlich in der Lageröffnung 821 des Lagerelements 820 gelagert. In den Körpern 826 der Kühlelemente 823 ist jeweils eine Öffnung 824 geformt, die mit der Lageröffnung 821 des Lagerelements 820 fluchtet, wobei diese Öffnung 824 einen größeren Durchmesser als die Lageröffnung 821 aufweist und somit der Körper 826 eines jeden Kühlelements 823 nicht in reibender Anlage mit der Antriebswelle 800 ist.
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Jedes Kühlelement 823 weist ein Phasenwechselmaterial auf, das bei Überschreiten einer vorbestimmten Grenztemperatur einen Phasenübergang von einem festen Aggregatzustand hin zu einem flüssigen Aggregatzustand und umgekehrt bei einem Absenken der Temperatur unter die Grenztemperatur einen Phasenübergang von flüssig zu fest ausführt. Das Phasenwechselmaterial ist in der Lage, bei seinem Phasenübergang eine große Wärme aufzunehmen, sodass die Kühlelemente 823 eine große Wärmespeicherfähigkeit aufweisen und somit einer Erwärmung an dem Lagerelement 820 in effizienter Weise entgegenwirken können.
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Beispielsweise können die Körper 826 der Kühlelemente 823, wie in 6 dargestellt, jeweils aus einer Hülle 827 gebildet sein, in der das Phasenwechselmaterial 828 eingefasst ist. Die Hülle 827 kann eine starre Gestalt aufweisen oder kann flexibel sein.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Kühlelemente 823 als gesonderte Elemente ausgebildet und beidseits an das Lagerelement 820 angesetzt. Die Kühlelemente 823 sind hierbei fest mit dem Lagerelement 820 verbunden, beispielsweise mit dem Lagerelement 820 verpresst, verschweißt oder verklebt.
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Denkbar ist in einer alternativen Ausgestaltung auch, lediglich ein Kühlelement 823 an eine Seite des Lagerelements 820 anzusetzen.
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Denkbar ist zudem auch, einen Kühlabschnitt in das Lagerelement 820 zu integrieren. Hierzu kann z.B. eine Öffnung in das Lagerelement 820 eingeformt sein, in der das Phasenwechselmaterial aufgenommen ist und die nach außen hin verschlossen ist.
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Das Phasenwechselmaterial kann beispielsweise Salze oder Paraffine enthalten, die bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur schmelzen und somit einen Phasenübergang von fest zu flüssig ausführen. Solche Phasenwechselmaterialien sind mit ganz unterschiedlichen Schmelztemperaturen verfügbar.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Ein Lager der hier beschriebenen Art kann bei ganz unterschiedlichen Getriebeelementen eingesetzt werden. So können Bauteile der Motoreinheit oder auch Bauteile sonstiger Getriebestufen der Antriebsvorrichtung über ein gekühltes Lager gelagert werden. Beispielsweise kann ein Lager unter Verwendung eines Phasenwechselmaterials auch zum Lagern des Antriebsrads oder der Seiltrommel eingesetzt werden.
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Die beschriebene Antriebsvorrichtung ist nicht auf den Einsatz bei Fensterhebereinrichtungen beschränkt. Die Erfindung kann in ganz unterschiedlichen Ausführungsformen bei ganz unterschiedlichen Antrieben zum Verstellen eines Fahrzeugteils, beispielsweise eines Schiebedachs oder auch eines Sitzteils oder dergleichen, verwendet werden.
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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
- 21
- Gehäuseabschnitt
- 22
- Lagerelement (Lagerdom)
- 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
- 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)
- 72
- Lagerelement (Lagerdom)
- 720
- Öffnung
- 721
- Eingriffsöffnung
- 73
- Motortopf
- 74
- Schneckengehäuse
- 740, 741
- Absatz
- 742
- Endabschnitt
- 75
- Gehäusedeckel
- 76
- Elektronikgehäuse
- 760
- Platine
- 761
- Gehäuseplatte
- 762
- Steckverbinder
- 8
- Motoreinheit
- 80
- Elektromotor
- 800
- Antriebswelle
- 81
- Antriebsschnecke
- 82
- Lager
- 820
- Lagerelement
- 821
- Lageröffnung
- 822
- Aussparungen
- 823
- Kühlabschnitt (Kühlelement)
- 824
- Öffnung
- 825
- Formschlusselemente
- 826
- Körper
- 827
- Hülle
- 828
- Phasenwechselmaterial
- 83
- Stator
- 830
- Statorwicklungen
- 84
- Rotor
- 840
- Magnetanordnung (Ringmagnet)
- 85
- Lagerelement
- 850, 851
- Schaftabschnitt
- 86
- Anlaufelement
- 9
- Befestigungselement
- D
- Drehachse
- W
- Wellenachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004044863 A1 [0005]
- DE 102011006020 A1 [0009]
- DE 102011006330 A1 [0010]
- DE 102013221732 A1 [0011]
