DE2736705A1

DE2736705A1 - Getriebemotor

Info

Publication number: DE2736705A1
Application number: DE19772736705
Authority: DE
Inventors: Laverne Lawrence Frey
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1978-02-23
Also published as: JPS5322950A; GB1558125A; US4088910A; FR2362517A1; IT1086317B

Description

PATKN TA N WALT E A. GRÜNECKER

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H. KINKELDEY

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W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

SORfStNAT ΟΗ,-ΚΜ P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

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P 11 869

Getriebemotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Getriebemotor.

Synchronmotoren in für den Antrieb von Uhrwerken, Aufzeichnungsgeräten, Programmschalter^ ZeitSteuereinrichtungen und dergl. geeigneten Größen sind allgemein bekannt. Sie weisen gewöhnlich einen permanent magnetischen Läufer und einen Ständer mit einer toroidförmigen Feldwicklung auf.

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Ein die Feldwicklung im wesentlichen umschließendes Gehäuse aus Eisen weist in den den Läufer umgebenden Raum hineinragende Polstücke auf, welche so ausgerichtet sind, daß ein großer Anteil des Magnetflusses durch die Luftspalte zwischen den Polstücken in einer Richtung quer zur Achse des Läufers verläuft.

Häufig sind derartige Motoren mit einem Untersetzungsgetriebe verbunden, welches die hohe Drehzahl des Motors auf eine für den vorgesehenen Zweck geeignete niedrigere Drehzahl herabsetzt. Dabei ist es bisher üblich, den Motor und das Untersetzungsgetriebe getrennt und unter Verwendung jeweils eigener Verbindungseinrichtungen fertig zusammenzubauen und sie nachher unter Verwendung eines dritten Satzes von Verbindungsteilen miteinander zu verbinden.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer eine geringstmögliche Anzahl von Teilen aufweisenden Motorgetriebeanordnung, welche beim Zusammenbau keiner Einstellungen bedarf und daher von Personen ohne die Fertigkeiten eines Uhrmachers zusammengesetzt werden kann, und bei welcher die gesamte Anordnung aus dem Motor und dem Untersetzungsgetriebe von einer einzigen, einfachen Halteeinrichtung zusammengehalten ist, wobei weder für den Zusammenbau noch für das Zerlegen der Anordnung irgendwelche Werkzeuge erforderlich sein sollen.

Die Erfindung schafft eine Motor-Getriebeanordnung mit einer eine ring- oder toroidförmige Feldwicklung tragenden, mit einem eine Lagerbohrung aufweisenden Boden einstückigen Spule, einem Läufer, einer den Läufer tragenden Welle, welche mit einem Ende in der Lagerbohrung gelagert ist und einem an der dem Boden gegenüberliegenden Seite der Spule angeordneten Deckel, welcher ein Lager für das andere Ende der Welle aufweist.

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Die Lagerbohrung des Bodens und eine öffnung des Deckels für die Aufnahme der Welle haben zur Erleichterung des Zusammenbaus Jeweils einen trichterförmig erweiterten Einlaß. Die Spule und der Deckel haben formschlüssig ineinandergreifende Teile, so daß sie in bezug auf die Achse der Welle sowie im Hinblick auf den Abstand zwischen der Lagerbohrung und dem am Deckel vorhandenen Lager genau aufeinander ausrichtbar sind. An der der Spule gegenüberliegenden Seite des Deckels ist eine Platine angeordnet. Der Deckel und die Platine haben ebenfalls formschlüssig ineinandergreifende Teile, mit deren Hilfe sie genau aufeinander ausrichtbar sind. Im Deckel und in der Platine ist eine Reihe von miteinander kombinierten Zahnrädern und Ritzeln gelagert. Die Spule, der Läufer, der Deckel, die Zahnräder und Ritzel und die Platine werden von einer einzigen Halteeinrichtung zusammengehalten.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Motor-Getriebeanordnung im Schnitt entlang einer gebrochenen Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht einer die Feldwicklung des Motors tragenden Spule von der offenen Seite her,

Fig. 3 eine Ansicht der Spule im Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4- eine diametrale Schnittansicht eines inneren Feldrings,

Fig. 5 eine diametrale Schnittansicht eines äußeren Feldrings,

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Fig. 6 eine Seitenansicht einer Digitaluhr mit einer an dieser angebauten Motor-Getriebeanordnung und

Fig. 7 eine Teil-Schrägansicht zur Darstellung des Eingriffs zwischen einer Halteklammer und einer entsprechend geformten Zunge an einer Platine.

Ein in der Zeichnung dargestellter Getriebemotor 10 setzt sich zusammen aus einem insgesamt mit 12 bezeichneten Synchronmotor und einem insgesamt mit 14- bezeichneten Untersetzungsgetriebe.

Der Motor 12 hat eine Feld- oder Ständeranordnung mit einer auf einer Spule aus Isoliermaterial sitzenden Feldwicklung und die Spule umgebenden feldformenden Teilen aus magnetischem Werkstoff. Die Feldwicklung 16 ist auf die Spule 18 aus Isoliermaterial gewickelt und weist zwei Anschlüsse 20 auf. Die Spule hat eine Mittelöffnung 22 mit in Axialrichtung verlaufenden Rippen Die Zwischenräume 26 zwischen den Rippen bilden eine gerade Anzahl von in Axialrichtung verlaufenden Nuten, welche in gleichmäßigen gegenseitigen Abständen um die Mittelöffnung der Spule 18 herum angeordnet sind.

Die Spule ist von einem inneren und einem äußeren feldformenden Teil oder Feldring 28 bzw. 30 jeweils aus einem Metall von geeigneter magnetischer Permeabilität umgeben. Die Feldringe sind einzeln in Fig. 4- und 5 und im zusammengebauten Zustand in Fig. 1 dargestellt. Sie haben in Axialrichtung aufgestellte äußere Ränder 32 bzw. 34, welche sich teleskopartig übereinanderschieben lassen, der innere Feldring 28 hat in Axialrichtung abgewinkelte Polstücke 36, und der äußere Feldring 30 hat in Axialrichtung abgewinkelte Polstücke 38. Die Polstücke sind so bemessen und angeordnet, daß sie beim Zusammenbau der Feldringe um die Spule herum

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abwechselnd in den Nuten 26 Aufnahme finden. Es ist zu bemerken, daß die Polstücke aus dem mittleren Teil des Werkstücks geformt sind und nicht, wie bei bekannten Ausführungen üblich, aus dem radial außerhalb des Durchmessers der Polstücke liegenden Teil des Werkstücks. Baraus ergibt sich der Vorteil, daß kein Metall aus dem Magnetstromweg entlang der Außenseite der Feldringe entfernt ist. Wird nämlich, wie in bekannten Ausführungen üblich, Metall an diesen Stellen entfernt, so ergibt sich zwangsläufig eine unerwünschte Erhöhung der Reluktanz entlang dem Magnetstromweg.

Die Mittelöffnung 22 der Spule 18 ist an einem Ende durch einen Boden 40 verschlossen, welcher in Verlängerung jeder zweiten Nut 26 von einer öffnung 42 für die Aufnahme der Polstücke 38 des äußeren Feldrings durchsetzt ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Ansicht im Schnitt entlang der gebrochenen Linie 1-1 in Fig. 2 zeigt im oberen Teil ein von der offenen Seite in die Spule hineinragendes Polstück 36 und im unteren Teil ein durch die eine öffnung 42 von der anderen Seite her in die Mittelöffnung 22 der Spule hineinragendes Polstück 38.

Der Boden 40 hat in der Mitte eine Bohrung 44, in welcher das eine Ende einer Welle 46 gelagert ist. Die Welle 46 trägt einen permanent magnetischen Läufer in Form einer Scheibe 48, welcher in Fig. 1 lediglich gestrichelt dargestellt ist, um die Anordnung der Polstücke 36, 38 und der sie führenden Rippen 24 nicht zu verbergen.

Gegenüber dem Boden 40 ist die Mittelöffnung 22 der Spule durch einen Deckel 50 verschlossen. Eine am Deckel hervorstehende Stütze 52 trägt ein Lager 5^ für das äußere Ende der Rotorwelle 46.

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Im zusammengebauten Zustand der beiden Feldringe steht der äußere Rand 34 des äußeren Feldrings 30 über die
radiale Außenfläche 56 des inneren Feldrings 28 hervor und findet in satter Passung Aufnahme in einer Ringnut 58 im Deckel 50, um die Feldringe in bezug auf den Deckel und insbesondere in bezug auf das Lager 54 genau zu zentrieren.

Die beiderseits der öffnungen 42 des Bodens 40 liegenden Rippen 24 sowie jeweils ein sie überbrückendes Teil 60 sind über die offene Seite 62 der Spule 18 hinaus verlängert und finden Aufnahme in entsprechend geformten
Aussparungen 64 des Deckels 50 (Fig. 1, 2). Da der
Boden 40 einstückig mit der Spule 18 und die Stütze 52 einstückig mit dem Deckel 50 geformt sind, bewirkt der formschlüssige Eingriff der verlängerten Teile 24, 60
der Spule mit den Aussparungen 64 des Deckels 50 eine
genaue axiale Ausrichtung der Lagerbohrung 44 und des
Lagers 54 für die Beiden Enden der Läuferwelle 46. Die verlängerten Teile 24, 60 der Spule werden bis an den
Boden der Aussparungen 64 in diese eingeführt, wodurch dann zwischen der Lagerbohrung und dem Lager ein genau vorbestimmter axialer Abstand vorhanden ist. Die Lager brauchen daher nicht, wie häufig in bekannten Anordnungen, in mühsamer Kleinarbeit eingestellt und ausgerichtet zu werden.

Die Welle 46 trägt ein Ritzel 66 für den Antrieb eines aus mit Ritzeln kombinierten Zahnrädern 68, 70, 72
zusammengesetzten Untersetzungsgetriebes. An den Enden der Getrieberäder hervorstehende Wellenzapfen sind in
Bohrungen 74 bzw. 76 des Deckels 50 bzw. einer Platine 78 gelagert. Da ein Motor der dargestellten Art in beiden Richtungen anlaufen kann, enthält das Getriebe 14 vorzugsweise ein herkömmliches, in einem Drehsinn sperrendes Klinkengesperre, welches jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

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An der Außenseite des Deckels 50 hervorstehende Pfosten haben verjüngte Endstücke 82, welche in entsprechenden öffnungen der Platine 78 Aufnahme finden, so daß der Deckel und die Platine im richtigen Abstand zueinander gehalten und so aufeinander ausgerichtet sind, daß die Lagerbohrungen für die Getrieberäder paarweise miteinander fluchten.

Die Platine 78 kann, wie in Fig. 6 dargestellt, eine Endwand des trommeiförmigen Anzeigeteils einer Digitaluhr 84 sein, welche von dem Getriebemotor angetrieben wird.

Die vorstehend beschriebene Anordnung kann mittels einer äußerst einfachen, in Fig. 1, 6 und 7 dargestellten Halteeinrichtung zusammengebaut und irgendwo angebaut werden. Eine über den äußeren Feldring 30 hinweggreifende Federklammer 86 hat zwei in Richtung auf die Platine 78 abgewinkelte Schenkel 88. Die Enden 90 der Schenkel 88 sind auswärts umgebogen und von einem Fenster 92 durchsetzt. Die Platine 78 hat öffnungen 94» durch welche die Enden 90 der Schenkel 88 hindurchgesteckt werden können, so daß ihre öffnungen 92 dann an abwärts gebogenen Zungen 96 an der Platine 78 eingehängt werden können (Fig. 7)·

Das mittlere Teil der Federklammer 86 befindet sich in Anlage am Boden 40 der Spule und an Teilen des äußeren Feldrings 30. Sind die Enden der Federklammer 86 an den Zungen 96 eingehakt, so werden die Spule sowie der äußere Feldring nach links in Fig. 1 belastet, so daß ihre hervorstehenden Teile in den ihnen zugeordneten Aussparungen 64 bzw. 38 gehalten werden. Außerdem werden auch der Deckel 50 und die Platine 78 fest zusammengehalten, wobei ihr gegenseitiger Abstand durch den Eingriff der verjüngten Endstücke 82 der Pfosten 80 mit

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den zugeordneten öffnungen der Platine 78 aufrecht erhalten wird.

Auf diese Weise werden also die Teile des Motors, die Teile des Untersetzungsgetriebes und der Motor und das Untersetzungsgetriebe selbst durch eine einzige, durch die Federklammer 86 dargestellte Halteeinrichtung zusammen- und außerdem noch an der Digitaluhr 84 oder einer anderen anzutreibenden Einrichtung festgehalten. Weder für den Zusammenbau noch zum Auseinandernehmen sind irgendwelche Werkzeuge notwendig. Das Auswechseln irgendwelcher Teile kann also ohne Verwendung von Werkzeugen oder Vorrichtungen an Ort und Stelle geschehen.

Zum Ausrichten der Federklammer 86 in bezug auf die Haltezungen 96 hat die Halteklammer im mittleren Teil ein rechteckiges Fenster 98, mit welchem sie auf einen komplementär geformten Vorsprung 100 am Boden 40 der Spule aufsetzbar ist. Zum Anbringen der Halteklammer wird sie mit dem Fenster 98 auf den Vorsprung 100 aufgesetzt, worauf an den mit 102 bezeichneten Stellen ein Fingerdruck ausgeübt wird, um die Schenkel 88 etwa in die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung zu bringen. Darauf werden die Schenkel dann von der Seite eingedrückt, so daß sie sich mit ihren Fenstern 92 an den Zungen 96 einhängen. Der an den Stellen 102 ausgeübte Druck kann nun nachgelassen werden, womit die Halteklammer fertig angebracht ist. Zum Auseinandernehmen wird die Klammer an den mit 102 bezeichneten Stellen niedergedrückt und die Schenkel werden etwas auseinandergebogen.

Für den Antrieb des in Fig. 6 dargestellten Anzeigeteils einer Digitaluhr oder etwa eines Aufzeichnungsgeräts, einer Programmschalters od. dergl. trägt das letzte Getrieberad 72 an einem durch die Platine 78 hervorstehenden Zapfen ein Ritzel 104, welches mit der anzutreibenden Einrichtung in Eingriff gebracht wird.

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Der Zusammenbau der beschriebenen Anordnung ist durch weitere Einzelheiten erleichtert. Die von der Welle 46 durchsetzte öffnung des Deckels sowie die Lagerbohrung 44 im Boden 40 haben jeweils einen trichterförmigen Einlaß 106 bzw. 108, und die Enden der Welle 46 sind abgerundet, so daß der Läufer beim Zusammenbau des Motors nicht irgendwie festklemmen kann, gleich welches Ende der Welle als erstes in sein Lager eingeführt wird. Die Aussparungen 64 haben abgeschrägte Ränder 110, welche das Einführen der hervorstehenden Teile 60 beim Zusammenbau des Motors 12 mit dem Untersetzungsgetriebe 14 erleichtern. Dem gleichen Zweck dient eine innere Abrundung 112 am hervorstehenden Rand 34 des äußeren Feldrings 30, welche das Einführen des Rands in die Ringnut 58 erleichtert. Die gesamte Anordnung läßt sich daher schnell, sicher und wirtschaftlich zusammensetzen und irgendwo anbauen und, sofern notwendig, ebenso mühelos abbauen und auseinandernehmen.

Wird der Getriebemotor beispielsweise für den Antrieb einer Uhr in einem Kraftfahrzeug verwendet, in welchem Falle sehr große Schwankungen der Speisespannung und, bei einer losen Verbindung mit der Fahrzeugbatterie, sehr große Spannungsspitzen auftreten können, so kann dies zu einem Durchbrennen der Feldwicklung 16 führen. Bei der beschriebenen Anordnung ist das Auswechseln der Feldwicklung äußerst einfach und kann von einem Kraftfahrzeugmechaniker ohne Kenntnisse im ührmacherhandwerk ausgeführt werden. Zum Abnehmen des Motors von der Uhr wird die Klammer 86 an den mit 102 bezeichneten Stellen niedergedrückt und die Schenkel 88 werden auswärts gebogen, worauf der Druck an den Stellen 102 nachgelassen wird. Nach Lösen der Anschlüsse 20, welche vorzugsweise über eine einfache Steckverbindung mit der elektrischen Anlage des Fahrzeugs verbunden sind, kann dann der Motor 12 und gegebenenfalls auch das Unter-

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Setzungsgetriebe 14 abgenommen werden. Die beiden Feldringe 28, 30 lassen sich ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen auseinanderziehen, so daß dann die Spule 18 mit der darauf gewickelten Feldwicklung 16, der Welle und dem Läufer freiliqgt. Die aus der Spule und der Feldwicklung gebildete Baugruppe kann nun gegen eine neue ausgewechselt werden. Anschließend v/erden die verschiedenen Teile wieder zusammengebaut, was durch die trichterförmigen Einlasse 106, 108 und die anderen vorstehend beschriebenen Einzelheiten erleichtert wird. Abschließend werden der Motor 12 und das Getriebe 14 mittels der Klammer 86 wieder an das Anzeigeteil 84 der Uhr angesetzt und die Anschlüsse 20 mit der elektrischen Anlage verbunden. Damit ist die Uhr wieder betriebsfertig.

Die Erfindung schafft somit einen v/irtschaftlich herstellbaren Getriebemotor, welcher mühelos zusammensetzbar und ohne Schwierigkeit an einer anzutreibenden Einrichtung anbaubar ist.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER on-Nd H. KINKELDEY ox-Μα Λ _ _ -» „ rt r W. STOCKMAIR K. SCHUMANN P. H. JAKOB G. BEZOLO 8 MÜNCHEN P 11 869 P_a_t_e_n_t_a_n_s_£_r_ü_c_h_e

1.) Getriebemotor, gekennzeichnet lurch eine feldformende Anordnung (16, 18, 28, 30), durch einen Läufer (48), durch eine den Läufer tragende Welle (46), durch ein an der feldformenden Anordnung vorhandenes Lager (44) für ein Ende der Welle, durch einen Deckel (50) mit einem Lager (54) für das andere Ende der Welle, durch eine Platine (78)» durch ein im Deckel und in der Platine gelagertes und von einem auf der Welle sitzenden Ritzel (66) angetriebenes Getriebeelement (68, 70, 72), und durch ein einziges sich von der feldformenden Anordnung zur Platine erstreckendes Halteteil (86), welches die feldformende Anordnung, den Deckel und die Platine zusammenhalt.

2. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die feldformende Anordnung eine eine ringförmige Feldwicklung (16) tragende Spule (18) und einen mit dieser einstückigen Boden (40) aufweist,

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in welchem das Lager (44-) für das eine Ende der Welle (46) geformt ist.

3. Getriebemotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Lager (44) für das eine Ende der Welle (46) einen trichterföraigen Einlaß (108) hat.

4. Getriebemotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Spule (18) und der Deckel (50) formschlüssig ineinandergreifende Teile (24, 60 bzw. 64) aufweisen, mittels welcher sie in bezug aufeinander und im Hinblick auf den Abstand zwischen dem einen Lager (44) und dem am Deckel vorhandenen Lager (54) genau ausrichtbar sind.

5· Getriebemotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Deckel (50) und die Platine (78) formschlüssig ineinandergreifende Teile (80, 82) aufweisen, mittels welcher sie in bezug aufeinander genau ausrichtbar sind.

6. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die feldformende Anordnung eine ringförmige Feldwicklung (16) im wesentlichen umschließende, teleskopartig zusammenschiebbare feldformende Teile (28, 30) aufweist, deren relative Abmessungen das Zusammenschieben und auseinandernehmen der Teile von Hand ermöglichen.

7. Getriebemotor nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die feldforaenden Teile (28, 30) damit einstückige Polstücke (36, 38) aufweisen, welche aus ihren inneren Teilen geformt und so abgewinkelt sind, daß sie in Axialrichtung des Läufers (48) verlaufen.

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8. Getriebemotor nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß wenigstens eines der teleskopartig zusammenschiebbaren, feldformenden Teile (28, 30) eine Mittelöffnung nit einem für den Durchgang des Läufers (48) ausreichenden Durchmesser hat.

9. Getriebemotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die feldformende Anordnung feldformende Teile (28, 30) und eine von diesen im wesentlichen umschlossene, ringförmige Feldwicklung (16) aufweist, daß die feldformenden Teile damit einstückige Polstücke (36, 38) aufweisen, welche aus den mittleren Teilen der feldformenden Teile geformt und in Axialrichtung des Läufers (48) abgewinkelt sind, und daß die Polstücke (38) eines der feldformenden Teile (30) durch öffnungen (42) im Boden (40) der Spule (40) eingeführt sind.

10. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß die feldformende Anordnung zwei etwa becherförmige, feldformende Teile (28, 30) aufweist, welche mit ihren ringförmigen Wandungen (32 bzw. 34) teleskopartig zusammenschiebbar sind, so daß die äußere der beiden Wandungen über das innere feldformende Teil hervorsteht und in eine Nut (58) im Deckel (50) einführbar ist, so daß die zusammengeschobenen feldformenden Teile in bezug auf das am Deckel vorhandene Lager (5*0 für die Welle (46) koaxial ausgerichtet sind.

11. Getriebemotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (58) im Deckel (50) abgeschrägte Ränder hat.

12. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Lager (54) für das andere Ende der Welle (46) über die der Spule (18) abgewandte Seite des Deckels (50) hervorsteht, daß der Deckel eine von

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der Welle durchsetzte öffnung hat, und daß die öffnung an der der Spule zugewandten Seite des Deckels eine trichterförmige Erweiterung (106) hat.

13. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Enden der Welle (46) abgerundet sind.

14. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Halteteil (86) eine gebogene Feder ist, welche nahe gegenüberliegenden Enden des Deckels (50) an der Platine (78) angreift und auf den Boden (40) der Spule (18) einen Druck in axialer Richtung ausübt.

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