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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Verstelleinrichtung
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Antriebseinheit umfasst einen Antriebsmotor, der eine
drehbar gelagerte Antriebswelle antreibt, sowie eine Getriebewelle,
die mit der Antriebswelle über eine Kupplung gekoppelt
ist, so dass bei einer Drehung der Antriebswelle die Getriebewelle
mitgenommen wird. Dabei sind die Antriebswelle und die Getriebewelle
entlang einer Achse, das heißt koaxial, hintereinander
angeordnet, so dass sie im Ergebnis eine durchgehende Welle bilden,
deren Länge (Ausdehnung in axialer Richtung) im Wesentlichen
der Summe der Länge der Antriebswelle sowie der Getriebewelle
entspricht.
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Die
Getriebewelle dient zum Antreiben eines Getriebeelementes der Antriebseinheit,
das drehfest auf der Getriebewelle gelagert sein kann, wie zum Beispiel
einer auf der Getriebewelle gelagerten Schnecke. Über jenes
Getriebeelement kann ein im Betrieb des Antriebsmotors erzeugtes
und eine Drehbewegung der Antriebswelle sowie der Getriebewelle erzeugendes
Drehmoment in eine Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs eingeleitet
werden, um ein Verstellteil der Verstelleinrichtung, wie zum Beispiel
ein verstellbares Sitzteil eines Kraftfahrzeugsitzes oder eine verstellbare
Fensterscheibe, entlang einer gewünschten Richtung zu bewegen.
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An
ihrem jeweiligen der Kupplung abgewandten Ende sind die motorseitige
Antriebswelle sowie die Getriebewelle jeweils axial abgestützt
(gelagert), so dass an der Antriebseinheit auftretende axiale Kräfte
abgeleitet werden können, insbesondere in die Fahrzeugstruktur
bzw. in eine an der Fahrzeugstruktur vorgesehene Lager- bzw. Gehäusebaugruppe
der Antriebseinheit.
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Hierbei
ist zu beachten, dass die sich aus der Summe der Längen
der Antriebswelle sowie der Getriebewelle ergebende Gesamtlänge
der aus der Antriebswelle und der Getriebewelle resultierenden Welle
Fertigungs- und Montagetoleranzen unterliegt, ebenso wie der Abstand
zwischen den fahrzeugstrukturseitigen Lagerstellen, die der axialen
Lagerung je eines Endes der Antriebswelle und der Getriebewelle
dienen.
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Zum
Ausgleich derartiger Toleranzen ist es bekannt, dass sich das entsprechende
Ende der Antriebs- bzw. Getriebewelle über ein elastisches
Ausgleichselement an seiner zugeordneten axialen Lagerstelle abstützt,
vergleiche
DE 37 44
274 A1 ,
DE 42
10 302 A1 und
DE
195 13 970 A1 . Derartige Anordnungen zum Axialspielausgleich
sind bei der Montage einer Antriebseinheit für eine Kraftfahrzeugverstelleinrichtung
häufig mit erhöhtem Aufwand verbunden, etwa wenn
zunächst der Umfang des Axialspiels vermessen werden muss,
um dann ein geeignetes Ausgleichselement auszuwählen und
anschließend die axiale Lage zu sichern.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Antriebseinheit für
Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen der eingangs genannten
Art im Hinblick auf den Axialspielausgleich weiter zu verbessern.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung
einer Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach
sind die Antriebswelle und die Getriebewelle durch elastische Mittel
miteinander gekoppelt, über die sich die Antriebswelle
und die Getriebewelle axial aneinander abstützen.
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Indem
die elastischen Mittel in axialer Richtung unter einer gewissen
Vorspannung stehen und die beiden Wellen, also die Antriebswelle
und die Getriebewelle, entlang jener Richtung begrenzt zueinander
verschieblich sind, lässt sich die axiale Ausdehnung der
resultierenden Welle so anpassen, dass Montage- und Fertigungstoleranzen
ohne weiteres kompensiert werden können. Mit anderen Worten drücken
die unter elastischer Vorspannung stehenden elastischen Mittel die
Antriebswelle und die Getriebewelle in axialer Richtung derart auseinander, dass
sowohl die Antriebswelle als auch die Getriebewelle mit ihrem äußeren,
der Kupplung abgewandten Ende jeweils gegen eine zugeordnete (karosseriestrukturseitige)
Lagerstelle gedrückt werden kann.
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Die
elastischen Mittel werden durch mindestens ein elastisches Element,
zum Beispiel in Form eines Elastomerelementes (Gummielement) oder
in Form einer Feder (Druckfeder, z. B. ausgeführt als Schraubenfeder)
gebildet. Die Auswahl geeigneter elastischer Elemente hängt
neben Kostengesichtspunkten insbesondere auch von der Belastung
des elastischen Elementes im Betrieb sowie im Ruhezustand der Antriebseinheit
ab.
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Um
die Beanspruchung des mindestens einen zwischen der Antriebs- und
der Getriebewelle angeordneten elastischen Elementes möglichst
zu begrenzen, kann beispielsweise ein Antriebsmotor ohne interne
Selbsthemmung verwendet werden, dessen Rotor/Anker durch eine (vom
Antriebsmotor separate) Bremseinrichtung (Gehemmebremse) im Ruhezustand
des Motors momentenfrei gehalten wird. Hierdurch wird die motorseitige
Druckbelastung des elastischen Elementes minimiert.
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Weiterhin
ist zu berücksichtigen, dass bei vielen Kraftfahrzeugverstelleinrichtungen
die zum Bewegen eines Verstellteiles erforderliche Verstellkraft
bzw. das hiermit verbundene Verstellmoment von der Bewegungsrichtung
abhängt. So ist beispielsweise für das Anheben
einer Fensterscheibe regelmäßig eine große
Kraft bzw. ein größeres Moment aufzubringen als
für deren Absenken. Gleiches gilt für Sitzteile,
die einerseits entgegen dem Gewicht des Sitzteiles und ggf. einer
den Fahrzeugsitz nutzenden Person und andererseits mit Unterstützung des
Gewichtes des entsprechenden Sitzteiles und ggf. eines Fahrzeuginsassen
bewegt werden können. Es ist dann zweckmäßig,
die Antriebseinheit so auszulegen, dass bei der Verstellbewegung
mit der vergleichsweise größeren Kraft- bzw. Drehmomentbelastung
möglichst wenig Druck auf das elastische Element ausgeübt
wird.
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Mit
den vorbeschriebenen Maßnahmen soll erreicht werden, dass
zur axialen Verspannung der Antriebswelle und der Getriebewelle
in zueinander entgegengesetzten Richtungen ein möglichst
einfaches und kostengünstiges elastisches Element, wie zum
Beispiel ein Gummi- bzw. allgemein Elastomerkörper, eingesetzt
werden kann.
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Die
Kupplung, die der Verbindung der Antriebswelle und der Getriebewelle
an ihren einander zugewandten Enden dient, kann eine Aufnahme bzw. einen
Käfig umfassen, in dem sich die beiden Wellen über
die besagten elastischen Mittel aneinander abstützen können,
wobei eine begrenzte axiale Verschieblichkeit der beiden Wellen
zueinander ermöglicht werden muss. In der Aufnahme werden
zudem die elastischen Mittel angeordnet, über die sich
die beiden Wellen aneinander abstützen.
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Beispielsweise
kann eine der beiden Wellen, insbesondere die Getriebewelle, an
einem Endabschnitt eine (im Querschnitt ringförmig umlaufende)
Aufnahme bilden, in der der Endabschnitt der anderen Welle, also
insbesondere der Antriebswelle, aufgenommen wird. Die letztgenannte,
andere Welle kann hierzu beispielsweise am entsprechenden Endabschnitt
mit einer (kugelförmigen) Kalotte versehen sein, über
die sie in der zugeordneten Aufnahme der anderen Welle gelagert
wird.
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Indem
die beiden Wellen an ihren einander zugeordneten Endabschnitten über
geeignete Führungsmittel, z. B. über eine Führungseinrichtung,
bei der ein der einen Welle zugeordnetes Führungselement
in einen der anderen Welle zugeordneten Schlitz eingreift, begrenzt
axial verschieblich zueinander sind, wird einerseits eine drehfeste
Verbindung der beiden Wellen in Umfangsrichtung und andererseits
eine begrenzte Verschieblichkeit der Wellen zueinander in axialer
Richtung gewährleistet.
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Die
an einer der beiden Wellen gebildete Aufnahme, in der die andere
der beiden Wellen mit einem Endabschnitt aufgenommen ist, muss dabei nicht
(ausschließlich) aus einstückig an jener Welle angeformten
Komponenten bestehen, sondern sie kann zumindest teilweise auch
aus drehfest an jener Welle fixierten Komponente bestehen, mittels
derer ein Lager zur Aufnahme des zugeordneten Endabschnittes der
anderen Welle gebildet wird.
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Wenn
die Endabschnitte der beiden Wellen, also der Antriebswelle einerseits
und der Getriebewelle andererseits, über eine (z. B. kugelförmige)
Kalotte ineinander gelagert werden, die auf den Endabschnitt einer
der beiden Wellen aufgesetzt ist, lässt sich ein Baukastensystem
realisieren, indem beispielsweise Antriebswellen (Motorwellen) mit
unterschiedlichem Durchmesser Kalotten zugeordnet werden, die jeweils
identische äußere Abmaße aufweisen und
sich nur in ihrer Durchgangsöffnung (Bohrung) unterscheiden,
in der ein Endabschnitt der Antriebswelle aufgenommen werden muss.
Hierdurch kann ein und dieselbe Baugruppe, bestehend aus einer Kalotte
mit bestimmten äußeren Abmaßen und einer
zugeordneten Aufnahme (Lager), für unterschiedliche Durchmesser
der Antriebswelle verwendet werden.
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Die
Kalotte kann beispielsweise auf die zugeordnete Welle (Antriebswelle)
aufgepresst werden, insbesondere bei Verwendung einer Metallkalotte, oder
sie kann auf die zugeordnete Welle aufgespritzt werden, insbesondere
bei Verwendung einer Kunststoffkalotte. Ferner können zwischen
Kalotte und zugeordneter Aufnahme auch Adapterelemente, wie z. B.
Kunststoffbuchsen, eingefügt werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung, der von dem bisher diskutierten
Erfindungsaspekt unabhängig ist, jedoch mit diesem vorteilhaft
kombiniert werden kann, sind die beiden Wellen derart (formschlüssig)
miteinander verbunden, dass sie (zu Zwecken des Toleranzausgleichs)
auch in anderen Richtungen als der axialen Richtung, also insbesondere
mit einer Komponente entlang der Umfangsrichtung und/oder entlang
der radialen Richtung, begrenzt relativ zueinander bewegt werden
können.
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Hierzu
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die beiden Wellen über
eine Kalotte und eine zugeordnete Kalottenpfanne miteinander verbunden
sind, wobei zwischen der Kalotte und der Kalottenpfanne zusätzliche
(spielbehaftete) Verbindungsmittel, z. B. in Form mindestens eines
Stiftes und einer zugeordneten Öffnung, wirken können.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren deutlich
werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Antriebseinheit einer Verstelleinrichtung
für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Motorbaugruppe und
eine Getriebebaugruppe, wobei eine Antriebswelle der Motorbaugruppe
mit einer Getriebewelle der Getriebebaugruppe über eine
Kupplung gekoppelt ist;
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2a ein
Detail der Darstellung aus 1 im Bereich
der Kupplung zwischen Antriebswelle und Getriebewelle in einem Zustand,
in dem ein zwischen der Antriebswelle und der Getriebewelle angeordnetes
elastisches Element auf Druck belastet ist;
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2b eine
Darstellung gemäß 2a ohne
substantielle Druckbelastung des elastischen Elementes;
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3 eine überlagerte
Darstellung der Zustände aus den 2a und 2b;
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4 eine
Detaildarstellung der Kupplung zwischen Antriebswelle und Getriebewelle
aus 1 ohne elastisches Element.
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In 1 ist
eine Antriebseinheit einer Verstelleinrichtung für ein
Kraftfahrzeug dargestellt, die eine Motorbaugruppe 1 sowie
eine Getriebebaugruppe 2 aufweist.
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Die
Motorbaugruppe 1 umfasst vorliegend einen auf einer Antriebswelle 10 (Motorwelle)
gelagerten Rotor 15 in Form eines Ankers, der im Betrieb der
Motorbaugruppe 1, deren Stator hier nicht mit dargestellt
ist, um die Längsachse der Antriebswelle 10 gedreht
wird, wobei die drehfest mit dem Rotor 15 verbundene Antriebswelle 10 mitgenommen
wird, so dass sich diese ebenfalls um ihre Längsachse dreht.
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Die
Antriebswelle 10 der Motorbaugruppe 1 ist in nachfolgend
noch näher zu beschreibender Weise mit einer koaxial zur
Antriebswelle 10 angeordneten Getriebewelle 20 gekoppelt,
so dass bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 10 im
Betrieb der Motorbaugruppe 1 die Getriebewelle 20 mitgenommen
wird und sich (um dieselbe Achse wie die Antriebswelle 10)
mitdreht.
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Auf
der Getriebewelle 20 ist drehfest ein Getriebeelement 25,
hier in Form einer Schnecke, gelagert, über das ein von
der Motorbaugruppe 1 erzeugtes und seitens der Antriebswelle 10 in
die Getriebewelle 20 eingeleitetes Drehmoment auf nachfolgende,
hier nicht dargestellte Komponenten der Getriebebaugruppe 2 übertragen
werden kann, insbesondere auf ein mit dem Getriebeelement 25 kämmendes
weiteres Getriebeteil, z. B. in Form eines Schneckenrades.
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Die
in 1 dargestellte Antriebseinheit 1, 2 dient
als Bestandteil einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeuges
dazu, mittels der Motorbaugruppe 1 ein Antriebsmoment (Drehmoment)
zu erzeugen und dieses mittels der Getriebebaugruppe 2 auf
ein zu verstellendes Kraftfahrzeugteil zu übertragen. Bei dem
Kraftfahrzeugteil kann es sich beispielsweise um eine zu verstellende
Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs, um ein zu verstellendes Sitzteil
(Polsterträger, Rückenlehne, Schenkelstütze
usw.), um eine verstellbare Armstütze oder dergleichen
handeln. Hierzu ist das entsprechende Verstellteil in bekannter Weise über
geeignete Getriebebauteile mit dem abtriebsseitigen Getriebeelement 25 der
Antriebseinheit 1, 2 zu koppeln.
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Im
Fall eines Fensterhebers kann beispielsweise ein mit dem Getriebeelement 25 in
Form einer Schnecke in Eingriff stehendes weiteres Getriebebauteil
in Form eines Schneckenrades dazu verwendet werden, eine drehbar
gelagerte Seiltrommel anzutreiben, die über ein die Seiltrommel
umschlingendes flexibles Zugmittel und mindestens einen am flexiblen
Zugmittel festgelegten Mitnehmer mit einer zu verstellenden Fensterscheibe
in Verbindung steht. Im Fall eines höhenverstellbaren Polsterträgers
eines Kraftfahrzeugsitzes kann das am ausgangsseitigen Getriebeelement 25 wirkende
Drehmoment beispielsweise genutzt werden, um einen schwenkbar gelagerten
Verstellhebel anzutreiben, über den der Polsterträger
in bekannter Weise mit dem Karosserieboden eines Kraftfahrzeugs
bzw. mit einer dort vorgesehenen Längsführung
für den Sitz gelenkverbunden ist.
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Wie
anhand 1 schematisch angedeutet, stützen sich
die Antriebswelle 10 einerseits und die Getriebewelle 20 andererseits
mit ihrem äußeren, der Kupplung abgewandten Endabschnitt
jeweils an einer zugeordneten axialen Lagerstelle L1 bzw. L2 eines
Stützlagers ab, um eine definierte axiale Lagerung der
beiden Wellen 10, 20 zu gewährleisten.
Bei den Lagerstellen L1, L2 kann es sich beispielsweise um Lagerbereiche
einer zur Lagerung der Antriebseinheit 1, 2 vorgesehenen
Gehäusebaugruppe oder um separat von einem Gehäuse
fahrzeugstrukturseitig ausgebildete Lagerbereiche handeln.
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In
der Praxis unterliegt sowohl der Abstand zwischen den beiden Lagerstellen
L1, L2 in axialer Richtung a als auch die Gesamtlänge der
beiden Wellen 10, 20, also die Summe der Länge
der Antriebswelle 10 und der Getriebewelle 20 in
axialer Richtung a, Toleranzen, die bei Fertigung und Montage hervorgerufen
werden (Fertigungs- und Montagetoleranzen). Zum Ausgleich solcher
Toleranzen, d. h., um trotz der unvermeidbaren Fertigungs- und Montagetoleranzen
eine definierte axiale Abstützung der Antriebswelle 10 und
der Getriebewelle 20 mit ihrem jeweiligen hierfür
vorgesehenen äußeren Endabschnitt 12 bzw. 22 an
der zugeordneten Lagerstelle L1, L2 in Form eines axialen Stützlagers
zu gewährleisten, sind die beiden Wellen 10, 20 an
ihren einander zugewandten inneren Endabschnitten 11, 21 über
ein elastisches Element 3, z. B. in Form eines Gummielementes
(als Extrusionsteil), so miteinander gekoppelt, dass über
das elastische Element 3 selbsttätig ein Toleranzausgleich
in axialer Richtung (Axialspielausgleich) erreicht werden kann.
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Hierzu
weist die Getriebewelle 20 an ihrem inneren Endabschnitt 21 eine
Verbreiterung auf, in der eine Ausnehmung 23 in Form eines
Sackloches vorgesehen ist, wie anhand der teilweise aufgeschnittenen
Darstellung des besagten Endabschnittes 21 in 1 deutlich
erkennbar. Diese Ausnehmung 23 bildet in einem ersten Abschnitt 23a eine Aufnahme
für das elastische Element 3 und in einem sich
axial hieran anschließenden zweiten Abschnitt 23b eine
Kalottenpfanne zur Aufnahme einer (kugelabschnittsförmigen)
Kalotte 13, die drehfest am inneren Endabschnitt 11 der
Antriebswelle 10 angeordnet ist. Die Kalotte 13 kann
beispielsweise als ein Metallteil auf das innere Ende 11 der
Antriebswelle 10 aufgepresst sein oder als ein Kunststoffteil
hieran angespritzt sein.
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Der
der Aufnahme der Kalotte 13 und damit des inneren Endabschnittes 11 der
Antriebswelle 10 dienende zweite Abschnitt 23b der
Ausnehmung 23 der Getriebewelle 20 (Kalottenpfanne)
ist in axialer Richtung a so dimensioniert, dass der innere Endabschnitt 11 der
Antriebswelle 10 hierin zusammen mit der Kalotte 13 in
axialer Richtung begrenzt beweglich ist, vergleiche das in 2b angedeutete Axialspiel
s der Kalotte 13 in dem zugeordneten Abschnitt 23b der
Ausnehmung 23.
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Vorliegend
stützt sich das innere Ende 11 der Antriebswelle 10 mit
seiner Kalotte 13 über das unter axialer Vorspannung
nach außen stehende elastische Element 3 in axialer
Richtung an dem zugeordneten inneren Endabschnitt 21 der
Getriebewelle 20 ab. Hierzu liegt jenes elastische Element 3 in
axialer Richtung a unter Vorspannung einerseits am inneren Endabschnitt 11 der
Antriebswelle 10 bzw. genauer an der dort vorgesehenen
Kalotte 13 ab und andererseits am inneren Endabschnitt 21 bzw.
genauer an einer Wand der dort vorgesehenen Ausnehmung 23 der
Getriebewelle 20.
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Dadurch,
dass das unter Vorspannung stehende elastische Element 3 zwischen
der Motorwelle 10 und der Getriebewelle 20 der
Antriebseinheit 1, 2 angeordnet ist und diese
beiden Wellen 10, 20 in axialer Richtung auseinanderdrückt,
werden diese mit ihrem jeweiligen äußeren Ende 12 bzw. 22 definiert gegen
die hierfür vorgesehene Lagerstelle L1 bzw. L2 des jeweils
zugeordneten axialen Stützlagers gedrückt, so
dass eine definierte axiale Lagerung beider Wellen 10, 20 erreicht
wird.
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Die
Kopplung der beiden Wellen 10, 20 über eine
kugelabschnittsförmige Kalotte 13 und eine zugeordnete
Kalottenpfanne (zweiter Abschnitt 23a der Ausnehmung 23 der
Getriebewelle 20) in Kombination mit dem elastischen Element 3 hat
dabei weiterhin den Vorteil, dass wegen der hiermit verbundenen
gelenkigen Kupplung auch andere als axiale Toleranzen ausgeglichen
werden können.
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Um
zu erreichen, dass die beiden Wellen 10, 20 für
den vorbeschriebenen Ausgleich von Axialspiel unter der Wirkung
des vorgespannten elastischen Elementes 3 einerseits in
axialer Richtung a begrenzt zueinander verschieblich sind und für
eine gemeinsame Drehbewegung im Betrieb der Motorbaugruppe 1 im
Wesentlichen drehfest (bis auf ein möglicherweise vorgesehenes
geringes Drehwinkelspiel) miteinander in Verbindung stehen, sind
am inneren Ende 11 der Antriebswelle 10, genauer
an dessen Kalotte 13, ein oder mehrere in radialer Richtung abstehende
Führungselemente 14 in Form von Zapfen vorgesehen,
die jeweils in eine in axialer Richtung erstreckte Führungsbahn
in Form eines Schlitzes 24 am inneren Endabschnitt 21 der
Getriebewelle 20 eingreifen. Zur Montage wird hierbei die
Antriebswelle 10 mit ihrem inneren Endabschnitt 11 und
der dort vorgesehenen Kalotte 13 so in die zugeordnete
Aufnahme 23 des inneren Endabschnittes 21 der
Getriebewelle 20 eingeschoben, dass ein jeweiliges Führungselement 14 jeweils
in eine zugeordnete Schlitzführung 24 eingreift.
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Im
Bereich der vorstehend beschriebenen, einen Axialspielausgleich
gewährleistenden Kupplung zwischen der Antriebswelle 10 und
der Getriebewelle 20 ist ein ringförmig, genauer
kreisringförmig, umlaufendes Hauptlager 4 vorgesehen,
welches hier am äußeren Umfang der Getriebewelle 20,
genauer am äußeren Umfang von deren innerem Endabschnitt 21,
liegt und der radialen Lagerung in einem zugeordneten Lagerbereich,
z. B. einer Gehäusebaugruppe der Antriebseinheit 1, 2 dient.
Die zur Führung des mindestens einen Führungselementes 14 in
Form eines Zapfens vorgesehenen Führungsbahnen in Form
von Schlitzen können beispielsweise auch in diesem Hauptlager 4 ausgebildet
sein.
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Hinsichtlich
der Ausbildung der Kupplung, über die die Antriebswelle 10 mit
der Getriebewelle 20 gekoppelt ist, sei ergänzend
auf 4 verwiesen, die einen Ausschnitt der Antriebseinheit 1, 2 aus 1 im
Bereich der Kupplung zeigt, jedoch ohne elastisches Element 3,
so dass in 4 insbesondere die Ausgestaltung
der Ausnehmung 23 der Getriebewelle 20 mit ihrem
ersten, der Lagerung eines elastischen Elementes dienenden Abschnitt 23a und ihrem
zweiten, der Lagerung der Kalotte 13 dienenden und als
Kalottenpfanne ausgebildeten Abschnitt 23b deutlich wird.
Ferner ist das Axialspiel s erkennbar, das auf das axiale Übermaß des
als Kalottenpfanne ausgebildeten zweiten Abschnittes 23b der Ausnehmung 23 bezüglich
der Kalotte 13 zurückzuführen ist.
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2a zeigt
einen der 4 entsprechenden Ausschnitt,
jedoch zusammen mit dem elastischem Element 3, und zwar
in einem Zustand, in dem das elastische Element 3 im Betrieb
der Motorbaugruppe 1 und damit der Antriebseinheit 1, 2 unter
großer Druckbelastung steht und dementsprechend in axialer
Richtung zusammengedrückt ist. Hierdurch wird das elastische
Element 3, wie in 2a erkennbar,
nicht nur in axialer Richtung zusammengedrückt sondern
wölbt sich gleichzeitig in radialer Richtung. Der zur Aufnahme
des elastischen Elementes 3 vorgesehene erste Abschnitt 23a der
Ausnehmung 23 der Getriebewelle 20 muss dementsprechend
in radialer Richtung hinreichend groß dimensioniert sein, um
ein Wölben des elastischen Elementes 3 in dieser Richtung
zu gestatten.
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Die
Druckbelastung des elastischen Elementes 3 hängt
davon ab, entlang welcher Richtung im Betrieb der Antriebseinheit 1, 2 Gegenkräfte
in das ausgangsseitige Getriebeelement 25, hier in Form
einer Schnecke, eingeleitet werden. 2a zeigt
die Antriebseinheit in einem Zustand, in dem die im Betrieb der
Antriebseinheit 1, 2 an der Schnecke 25 wirkenden
Gegenkräfte entlang einer Richtung R1 (parallel zur Längsachse
der beiden Wellen 10, 20) eingeleitet werden,
die von dem Getriebeelement 25 in Richtung auf die Antriebswelle 10 und
damit auf die antriebswellenseitige axiale Lagerstelle L1 weist. Hierdurch
wird das elastische Element 3 der vorstehend erläuterten
Druckbelastung ausgesetzt.
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Die
Antriebseinheit 1, 2 sollte dabei so ausgelegt
und so in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden, dass die an dem
ausgangsseitigen Getriebeelement 25 wirkenden Gegenkräfte
dann zu einer verstärkten Druckbelastung des elastischen
Elementes 3 führen, wenn das mit der Antriebseinheit 1, 2 zu bewegende
Verstellteil eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. eine Fensterscheibe,
ein Sitzteil oder eine Armstütze, sich mit einer Bewegungskomponente
entlang der auf das Verstellteil wirkenden Gewichtskraft bewegt.
Bei einer Verstellbewegung eines Verstellteiles entlang der auf
das Verstellteil wirkenden Gewichtskraft wird nämlich dessen
Verstellbewegung durch die besagten Gewichtskräfte unterstützt,
so dass eine geringere Verstellkraft bzw. ein geringeres Verstellmoment
für die Erzeugung der Verstellbewegung aufzubringen ist
als im Fall einer Verstellbewegung entgegen der Gewichtskraft. Hierdurch
werden auch die Gegenkräfte begrenzt, die eine Druckbelastung
des elastischen Elementes 3 erzeugen.
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Dies
ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn als elastisches Element 3 ein
möglichst einfach aufgebautes, kostengünstiges
Bauteil, wie z. B. ein Gummielement (Extrusionsteil) eingesetzt
werden soll. Bei Bedarf können aber auch andere elastische Elemente,
wie z. B. eine Druckfeder in Form einer Spiral- oder Kegelfeder,
eingesetzt werden.
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Zur
Begrenzung der maximalen Deformation, die das elastische Element 3 unter
der Wirkung von Druckkräften erfahren kann, ist weiterhin
vorgesehen, dass sich das innere Ende 11 der Motorwelle 10 über
die Kalotte 13 in axialer Richtung unmittelbar (d. h.,
unter Umgehung des elastischen Elementes 3) an der Wand
des zugeordneten Gegenlagers, nämlich des eine Kalottenpfanne
bildenden zweiten Abschnittes 23b der Ausnehmung 23,
abstützt, wenn das zwischen Kalotte 13 und Kalottenpfanne 23b bestehende
Axialspiel (vergleiche 4) unter der Wirkung einer axialen
Druckbelastung überwundes ist, wie in 2a dargestellt.
In diesem Zustand ist eine weitere Deformation des elastischen Elementes 3 nicht
möglich, da nun die axialen Kräfte zwischen den beiden
Wellen 10, 20 direkt über die Kalotte 13 und die
Seitenwand des zugeordneten Abschnittes 23b der Ausnehmung 23 übertragen
werden.
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2b zeigt
einen Ausschnitt gemäß 2a in
einem Zustand, in dem die im Betrieb der Antriebseinheit 1, 2 an
dem ausgangsseitigen Getriebeelement 25, hier in Form einer
Schnecke, wirkenden Gegenkräfte in erster Linie entlang
einer Richtung R2 gerichtet sind, die weg von der Antriebswelle 10 in
Richtung auf die getriebewellenseitige Lagerstelle L2 weist. In
einem solchen Zustand ist die axiale Druckbelastung des elastischen
Elementes 3 verglichen mit dem in 2a gezeigten
Zustand deutlich reduziert, so dass das elastische Element 3 in
axialer Richtung a unter geringer Vorspannung steht und dementsprechend
in axialer Richtung a kaum zusammengedrückt ist.
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Das
innere Ende 11 der Antriebswelle 10 bzw. die dort
vorgesehene Kalotte 13 stützt sich dann nur über
jenes elastische Element 3 an dem inneren Ende 21 der
Getriebewelle 2 bzw. genauer an der Rückwand der
dortigen Ausnehmung 23 ab. Eine direkte axiale Abstützung
zwischen der Kalotte 13 und einer Wand des zugeordneten
zweiten Abschnittes 23b der Ausnehmung 23 erfolgt
nicht, wie anhand des Axialspiels s in 2b angedeutet.
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Die
Antriebseinheit 1, 2 kann insbesondere derart
in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden, dass der in 2b gezeigte
Zustand, bei dem die im Betrieb der Antriebseinheit 1, 2 am
ausgangsseitigen Getriebeelement 25 wirkenden Kräfte
weg von dem elastischen Element 3 gerichtet sind, dann
eingenommen wird, wenn das mittels der Antriebseinheit zu bewegende
Verstellteil, wie z. B. eine Fensterscheibe, ein Sitzteil oder eine
Armlehne, (mit einer Komponente) entgegen seiner Gewichtskraft bewegt werden
muss. In diesem Fall sind das seitens der Antriebseinheit aufzubringende
Verstellmoment bzw. die entsprechende Verstellkraft besonders groß,
so dass auch entsprechend große Gegenkräfte am
ausgangsseitigen Getriebeelement 25 erzeugt werden. Diese
wirken jedoch gemäß 2b nicht
in Richtung auf das elastische Element 3, sondern in Richtung auf
die Lagerstelle L2 am an der Getriebewelle 20 vorgesehenen
Stützlager.
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3 zeigt
eine Überlagerung der 2a und 2b,
wobei in 3 das elastische Element 3 in
dem der 2a entsprechenden zusammengedrückten
Zustand sowie die Kalotte 13 zusammen mit dem Führungselement 14 in
der der 2a entsprechenden axialen Lage
durchgezogen dargestellt sind und die besagten Baugruppen in dem
der 2b entsprechenden Zustand mit gestrichelten Linien dargestellt
sind sowie außerdem deren Bezugszeichen 3', 13', 14' mit
einem "'" versehen sind.
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Zwar
variiert in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Antriebseinheit 1, 2,
insbesondere in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors 15 und
damit der Antriebs- sowie der Getriebewelle 10, 20,
die Druckbelastung des elastischen Elementes 3 zwar; jedoch
steht in beiden Fällen das elastische Element 3 in
axialer Richtung a derart unter Vorspannung steht, dass es die Tendenz
hat, die beiden Wellen 10, 20 in axialer Richtung
auseinander zu drücken und somit jede der beiden Wellen 10, 20 mit
ihrem jeweiligen äußeren Endabschnitt 12 bzw. 22 gegen
die zugeordnete Lagerstelle L1, L2 eines axialen Stützlagers
zu drücken.
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Zusammenfassend
zeichnet sich die vorstehend anhand der 1 bis 4 dargestellte
Antriebseinheit dadurch aus, dass eine motorseitige Antriebswelle 10 und
eine Getriebewelle 20 der Antriebseinheit 1, 2 über
ein elastisches Element 3 derart miteinander gekoppelt
sind, dass axiale Toleranzen hinsichtlich der Gesamtlänge
der koaxial zueinander angeordneten Antriebswelle 10 und
Getriebewelle 20 ausgeglichen werden können (Axialspielausgleich),
um eine definiert axiale Lagerung der beiden Wellen 10, 20 zu
gewährleisten.
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Dabei
ist die Antriebseinheit 1, 2, insbesondere deren
Getriebebaugruppe 2, so auszulegen und anzuordnen, dass
bei Verstellbewegungen, die mit besonders hohen Verstellkräften
einher gehen, insbesondere beim Bewegen eines Verstellteiles entgegen der
auf das Verstellteil wirkenden Gewichtskraft, die an der Getriebewelle 20 wirkenden
Gegenkräfte möglichst nicht auf das elastische
Element 3, sondern vielmehr auf deren axiale Lagerstelle
L2 wirken. Hierdurch wird das elastische Element 3 von
Druckkräften, die zu einer besonders großen Deformation und
damit Beanspruchung führen könnten, entlastet. Die
an der Getriebewelle 20 im Betrieb der Antriebseinheit 1, 2 auftretenden
Gegenkräfte wirken demnach immer dann in Richtung auf eine
stärkere Druckbelastung auf das elastische Element 3 ein, wenn
das zugeordnete Verstellteil mit der Gewichtskraft bewegt wird.
Hierbei sind jedoch die erforderlichen Verstellkräfte bzw.
Verstellmomente und somit auch die im Betrieb auftretenden Gegenkräfte
entsprechend geringer, so dass auch die axiale Druckbelastung des
elastischen Elementes 3 reduziert ist. Dies ermöglicht
den Einsatz einfach aufgebauter, kostengünstiger elastischer
Elemente als Axialspielausgleichsmittel, wie zum Beispiel eines
Gummielementes in Form eines Extrusionsteiles.
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Weiterhin
ist die maximal mögliche Deformation des elastischen Elementes 3 dadurch
begrenzt, dass beim Überschreiten eines maximal zusätzlichen Deformationsweges
in axialer Richtung a die beiden Wellen 10, 20 unmittelbar,
also nicht mehr nur über das elastische Element 3,
in axialer Richtung miteinander in Anlage geraten, so dass nun auch
Kräfte unter Umgehung des elastischen Elementes 3 zwischen
der Antriebswelle 10 und der Getriebewelle 20 übertragen
werden können.
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Ferner
kann durch die Auslegung der Motorbaugruppe 1 ohne Selbsthemmung,
so dass eine Rückwirkung abtriebsseitig aufgebrachter Kräfte
auf die Position des zugeordneten Verstellteiles mit einer separaten
Bremseinrichtung verhindert werden muss, wie zum Beispiel mit einer
hierfür bekannten Schlingfederbremse oder mit einer sonstigen
Gehemmebremse, wobei durch eine geeignete Gehemmebremse der Rotor 15 und
damit die Antriebswelle 10 im Ruhezustand (Stillstand)
momentenfrei gehalten werden, die Belastung des elastischen Elementes 3 im
Ruhezustand der Motorbaugruppe 1 minimiert werden.
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Die
genannten Maßnahmen tragen weiter dazu bei, dass die Belastung
des elastischen Elementes 3 möglichst gering gehalten
wird, so dass auch über lange Zeiten und unter wechselnden
(extremen) Temperaturbedingungen der gewünschte Axialspielausgleich
erreicht werden kann. Durch die elastische Vorspannung des elastischen
Elementes 3 können dabei auch zeitliche Änderungen
des Axialspieles kompensiert werden.
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Dadurch,
dass im Ausführungsbeispiel die beiden Wellen 10, 20 über
eine Kalotte 13 und ein zugeordnetes Kalottenlager (Kalottenpfanne),
gebildet durch einen Abschnitt 23b einer Ausnehmung 23 der Getriebewelle 20,
miteinander gekoppelt sind, können neben axialen Toleranzen
auch andere Toleranzen begrenzt kompensiert werden.
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Die
beschriebene Anordnung kann nach Art eines Baukastensystems zur
Verfügung gestellt werden, bei dem beispielsweise stets
ein und dieselben Abmessungen der Ausnehmung 23 der Getriebewelle 20 sowie
der äußeren Kontur der Kalotte 13 verwendet
werden und bei dem lediglich der der Aufnahme des Endabschnittes 11 der
Antriebswelle 10 dienende innere Lagerbereich (Lageröffnung)
der Kalotte 13 an unterschiedliche Antriebswellen 10,
das heißt an Antriebswellen 10 mit unterschiedlichem Durchmesser
bzw. Querschnitt, angepasst werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3744274
A1 [0006]
- - DE 4210302 A1 [0006]
- - DE 19513970 A1 [0006]