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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung und insbesondere
ein Planetengetriebe mit einem vereinfachten Aufbau.
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Planetengetriebe
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. Im Allgemeinen sind Planetengetriebe mit einem Sonnenrad,
einem Hohlrad mit Innenverzahnung und dazwischen angeordneten Planetenrädern, welche
an Planetenträgern
gelagert sind, aufgebaut. Ferner sind sogenannte Wolfromgetriebe
bekannt, welche bei einer hohen Übersetzung
sehr gute Wirkungsgrade aufweisen. Wolfromgetriebe bestehen üblicherweise
aus einem antreibenden Sonnenrad und einem oder mehreren Planetenrädern sowie zwei
Hohlrädern.
Durch die Vielzahl von Zahneingriffen zwischen den einzelnen Zahnrädern kommt
es zusammen mit einer Lagerung der drehenden Teile häufig zu Überbestimmungen,
die im Zusammenwirken mit fertigungsbedingten Toleranzen der einzelnen
Bauteile zu einem unrunden Lauf, unerwünschten Geräuschen sowie zu einem verschlechterten Wirkungsgrad
führen
können.
Darüber
hinaus ist ein Zusammenbau derartiger Getriebe sehr arbeitsaufwendig
und teuer, weil die einzelnen Bauteile, insbesondere die Zahnräder, oft
nur in einer Position verbaut werden können. Um derartige Getriebe
beispielsweise in Fahrzeugen, insbesondere in Verbindung mit Hilfs-
oder Komfortantrieben, verwenden zu können, wäre es wünschenswert, eine Vereinfachung
des Zusammenbaus von Wolfromgetrieben für eine Großserienherstellung zu ermöglichen.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass sie einen einfachen Aufbau aufweist und schnell
und kostengünstig zusammengebaut
werden kann. Ferner wird erfindungsgemäß erreicht, dass auftretende
Lagerkräfte an
den Planeten derart verteilt werden, dass alle Zahnräder gleichmäßig belastet
werden. Ferner können
erfindungsgemäß Überbestimmungen
vermieden werden, so dass ein verschleißarmer und geräuscharmer
Lauf des Getriebes erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, dass die Planetenradelemente in einem Steg gelagert
sind und die radiale Lagerung des Steges nur über die Verzahnungen erfolgt.
Somit ist für
einen Steg der Planetenradelemente kein eigenes Lager erforderlich.
Durch die Ausnutzung der wirkenden Verzahnungskräfte ist es somit möglich, den
Steg nur über
die Zahneingriffe radial zu lagern. Mit anderen Worten ist der Steg
derart in der Getriebevorrichtung angeordnet, dass der Steg ausschließlich über die Planetenradelemente
selbst gelagert ist. Die Lagerungen im Steg übernehmen dabei die in Summe
an den Verzahnungen auftretenden, radial nach innen wirkenden Lasten,
so dass die Planeten nicht in das Sonnenrad gedrückt werden. Weiterhin gleichen
die Lagerungen im Steg die nach innen wirkenden Lasten aus, so dass
der Steg keine radialen Lasten an eine Lagerung abgeben muss. Dadurch
kann auf eine Lagerung des Steges selbst verzichtet werden.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung
ein Wolfromgetriebe. Ein derartiges Wolfromgetriebe umfasst ein
Sonnenrad, ein erstes und ein zweites Hohlrad sowie wenigstens ein
Planetenradelement, welches mit dem ersten und zweiten Hohlrad kämmt.
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Um
einen besonders einfachen und leicht zu montierenden Aufbau aufzuweisen,
ist der Steg als frei in der Getriebevorrichtung angeordnetes scheibenförmiges Element
ausgebildet. Ein Planetenradelement ist dabei in einem Schlitz gelagert,
welcher in dem scheibenförmigen
Element gebildet ist. Um einen in Axialrichtung möglichst
kompakten Aufbau bereitzustellen, ist das scheibenförmige Element
vorzugsweise ringförmig
mit einer mittleren Öffnung
ausgebildet. Durch die mittlere Öffnung
ist das Sonnenrad geführt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das
Planetenradelement ein erstes Planetenrad und ein zweites Planetenrad.
Zwischen dem ersten Planetenrad und dem zweiten Planetenrad ist
eine nutförmige
Ausnehmung angeordnet, an welcher das Planetenradelement im Steg
gelagert ist. Das erste Planetenrad kämmt dabei mit dem ersten Hohlrad
und das zweite Planetenrad kämmt
mit dem zweiten Hohlrad.
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Vorzugsweise
ist der als scheibenförmiges Element
ausgebildete Steg in Axialrichtung in der Mitte des Planetenradelements
angeordnet. Dadurch kann eines oder mehrere Planetenradelemente
mit lediglich einem Steg gelagert werden.
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Vorzugsweise
ist die Zähnezahl
des ersten Planetenrads und der des zweiten Planetenrads gleich
oder unterschiedlich. Weiter bevorzugt ist dabei auch der Durchmesser
des ersten Planetenrads von dem des zweiten Planetenrads unterschiedlich.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
das Planetenradelement mittels eines ersten scheibenförmigen Elements
und eines zweiten scheibenförmigen
Elements gelagert. Das erste und das zweite scheibenförmige Element
lagern das Planetenradelement dabei jeweils an ihren in Axialrichtung
liegenden Enden. Somit ist das Planetenradelement in Axialrichtung zwischen
zwei scheibenförmigen
Elementen angeordnet. Weiter bevorzugt sind das erste und das zweite
scheibenförmige
Element mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden.
Dadurch wird eine steifere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung
erreicht. Als Verbindungselement wird vorzugsweise ein U-förmiges Element
verwendet. Das Verbindungselement kann durch Ausstanzen und Umbiegen
einstückig
mit einem der scheibenförmigen
Elemente hergestellt werden.
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Bevorzugterweise
ist das Planetenradelement ein einzelnes Planetenrad, welches eine
vorbestimmte Breite aufweist und gleichzeitig mit dem ersten und
dem zweiten Hohlrad kämmt.
Mit anderen Worten ist das Planetenradelement als ein Zahnrad mit
einer Breite gebildet, so dass es gleichzeitig mit dem ersten und
zweiten Hohlrad kämmen
kann.
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Vorzugsweise
umfasst die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung
genau zwei Planetenradelemente, welche am Sonnenrad einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Dies ermöglicht
ein gegenseitiges Aufheben der über
die Planetenradelemente radial nach innen gerichteten Kräfte. Gemäß einer anderen
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Getriebevorrichtung
drei Planetenradelemente, welche jeweils in einem Winkel von 120° zueinander
angeordnet sind.
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Es
sei angemerkt, dass bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung das
erste Hohlrad feststehend angeordnet ist und ein Abtrieb vorzugsweise über das
zweite Hohlrad erfolgt.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung
ist:
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1 eine
schematische Darstellung eines Wolfromgetriebes gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
Schnittansicht durch ein Wolfromgetriebe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B von 2,
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4 eine
perspektivische Ansicht von Bauteilen des in den 2 und 3 gezeigten Wolfromgetriebes
während
eines Montagevorgangs,
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5 eine
schematische Ansicht eines Wolfromgetriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Wolfromgetriebes gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein
Wolfromgetriebe gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
aus der schematischen Darstellung des Wolfromgetriebes 1 in 1 ersichtlich
ist, umfasst das Wolfromgetriebe 1 ein Sonnenrad 2,
welches über
eine Antriebswelle 7 angetrieben wird. Ferner umfasst das
Wolfromgetriebe 1 drei kleine Innenradelemente 3, 16, 17 (vgl. 3),
wobei in 1 nur das erste Planetenradelement 3 im
Schnitt sichtbar ist. Weiterhin umfasst das Wolfromgetriebe 1 ein
erstes Hohlrad 5 und ein zweites Hohlrad 6. Das
erste Hohlrad 5 ist feststehend an einem Gehäuse 9 angeordnet.
Das zweite Hohlrad 6 ist mit einer Antriebswelle 8 verbunden.
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Das
erste Planetenradelement 3 ist an einem Steg 4 gelagert.
Der Steg 4 ist selbst frei im Wolfromgetriebe 1 angeordnet,
d.h. es sind keine separaten Lagerstellen für den Steg 4 vorgesehen.
Die radiale Lagerung des Steges 4 erfolgt nur über die
Verzahnungen der Planetenradelemente 3, 16, 17,
des Sonnenrads 2 und der Hohlräder 5, 6.
Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich
ist, ist der Steg 4 als scheibenförmiges Element ausgebildet.
Hierbei sind im Steg 4 drei schlitzförmige Ausnehmungen 14 gebildet,
in welchen die Planetenradelemente 3, 16, 17 gelagert
sind.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, sind die Planetenradelemente
dabei in axialer Richtung X-X des Getriebes in ihrer Mitte gelagert.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das erste
Planetenradelement 3 derart ausgebildet, dass es ein erstes
Planetenrad 10 und ein zweites Planetenrad 11 umfasst.
Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet dabei eine Planetenradachse. Der
Durchmesser und die Zähnezahl
des ersten Planetenrades 10 und des zweiten Planetenrades 11 sind
dabei gleich. Wie in 2 gezeigt, kämmt das erste Planetenrad 10 mit
dem feststehenden, ersten Hohlrad 5 und das zweite Planetenrad 11 kämmt mit dem
zweiten Hohlrad 6. Das Sonnenrad 2 weist dabei
eine derartige Länge
in Axialrichtung auf, dass es gleichzeitig mit beiden Planetenrädern 10, 11 des ersten
Planetenradelements 3 kämmt.
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Das
erste Planetenrad 3 weist ferner eine nutförmige, in
Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung 13 auf, an welcher
das erste Planetenradelement 3 im Steg 4, genauer
der schlitzförmigen
Ausnehmung 14 des Steges 4, gelagert ist. Weiterhin
ist im Steg 4 eine zentrale Ausnehmung 15 gebildet, welche
einen Durchmesser aufweist, der etwas größer als ein maximaler Außendurchmesser
des Sonnenrades 2 ist, um einen Kontakt zwischen dem Sonnenrad 2 und
dem Steg 4 zu vermeiden. Somit ist der Steg 4 des
ersten Ausführungsbeispiels
als ringscheibenförmiges
Element mit drei schlitzförmigen Ausnehmungen 14 zur
Lagerung der Planetenradelemente 3, 16 und 17 gebildet.
Die schlitzförmigen Ausnehmungen 14 sind
dabei in einem Winkel von jeweils 120° zueinander angeordnet. Somit
ist es unter Ausnutzung der wirkenden Verzahnungskräfte möglich, den
Steg 4 nur über
die Zahneingriffe radial zu lagern. Dadurch kann auf eine separate
Lagerung des Steges verzichtet werden. Ferner ist eine einfache
Montage möglich,
da die Planetenradelemente einfach von außen in den Steg 4 eingesetzt
werden können
und anschließend
eine problemlose Montage im Getriebe möglich ist. Im montierten Zustand übernehmen
die Lagerungen der Planetenradelemente 3, 16, 17 im
Steg 4 die in Summe an den Verzahnungen auftretende, radial
nach innen wirkende Last, so dass die Planetenradelemente nicht
in das Sonnenrad 2 gedrückt
werden. Hierbei werden die Lasten ausgeglichen, so dass der Steg 4 keine
radialen Lasten an eine Lagerung abgeben muss. Dadurch kann auf eine
Lagerung des Steges 4 verzichtet werden. Weiterhin kann
der Steg gegebenenfalls auftretende tangentiale Kräfte durch
eine torsionssteife Auslegung so auffangen, dass kein Verkippen
der einzelnen Zahnräder
zueinander auftreten kann.
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Da
sich somit erfindungsgemäß ein Gleichgewicht
hinsichtlich der Position des Steges im Getriebe ergibt, wird weiterhin
der Verschleiß und
die Geräuschentwicklung
während
des Betriebes reduziert, Ferner kann eine Verbesserung des Wirkungsgrades
des Getriebes durch die freie Anordnung des Steges 4 im
Getriebe erreicht werden.
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Da
sich die Lage des Steges somit frei einstellen kann, wird eine gleichmäßige Belastung
der Zahnräder
der Planetenradelemente erreicht. Weiterhin treten keine Überbestimmungen
auf, welche zu Schwankungen im Gleichlauf und insbesondere zu Geräuschen führen können.
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Da
der scheibenförmige
Steg 4 biegesteif ausgeführt ist, kann er auch gegebenenfalls
auftretende tangentiale Kippmomente auffangen und so ein Verkippen
der Zahnräder
des Wolfromgetriebes vermeiden. Der Steg 4 wird somit vorzugsweise
aus einem Stahlmaterial oder einem Blechmaterial ausreichender Dicke
hergestellt.
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4 deutet
den Montagevorgang des Wolfromgetriebes 1, wobei die Planetenradelemente 3, 16, 17 vorab
in die schnittförmigen
Ausnehmungen 14 eingeführt
werden und anschließend
das erste und das zweite Hohlrad 5, 6 jeweils
von außen
auf die Planetenradelemente geschoben wird. Anschließend kann
das Sonnenrad eingeführt
werden. Aus Gründen
einer besseren Darstellbarkeit wurde in 4 auf die
Darstellung des Sonnenrads verzichtet.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 5 ein Wolfromgetriebe 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
sind beim zweiten Ausführungsbeispiel
die Planetenradelemente und das Sonnenrad 2 unterschiedlich
ausgebildet. Wie aus 5 ersichtlich ist, umfasst das
Planetenradelement 3 ein erstes Planetenrad 18 und
ein zweites Planetenrad 19. Das erste Planetenrad 18 kämmt mit
dem feststehenden ersten Hohlrad 5 und das zweite Planetenrad 19 kämmt mit dem
mit der Abtriebswelle 8 verbundenen zweiten Hohlrad 6.
Dabei ist der Durchmesser des ersten Planetenrades 18 größer als
der des zweiten Planetenrades 19. Ferner weisen die beiden
Planetenräder 18, 19 unterschiedliche
Zähnezahlen
auf. Wie weiter aus 5 ersichtlich ist, ist das Sonnenrad 2 des zweiten
Ausführungsbeispiels
derart ausgebildet, dass seine axiale Länge so gewählt ist, dass es nur mit dem
ersten Planetenrad 18 des Planetenradelements 3 kämmt. Der
Steg 4 des zweiten Ausführungsbeispiels
ist wie im ersten Ausführungsbeispiel mit
schlitzförmigen
Ausnehmungen zur Lagerung der Planetenradelemente gebildet und lagert
die Planetenradelemente zwischen dem ersten Planetenrad 18 und
dem zweiten Planetenrad 19. Wie im ersten Ausführungsbeispiel
sollen im zweiten Ausführungsbeispiel
drei Planetenradelemente angeordnet sein. Durch die unterschiedlichen
Durchmesser des ersten und zweiten Planetenrades der Planetenradelemente
ist auch der Durchmesser zwischen dem ersten Hohlrad 5 und
dem zweiten Hohlrad 6 unterschiedlich. Genauer ist der
Durchmesser des zweiten Hohlrades 6 kleiner als der des
ersten Hohlrades 5.
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Ansonsten
entspricht die Ausgestaltung des Wolfromgetriebes 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
dem des ersten Ausführungsbeispiels, so
dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 6 ein Wolfromgetriebe 1 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den
gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet sind.
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6 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht von ausgewählten Bauteilen
des Wolfromgetriebes gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel
sind die Planetenradelemente 3, 16, 17 derart
gebildet, dass ein Durchmesser des ersten und zweiten Planetenrades
jedes Planetenradelementes jeweils gleich ist. Wie aus 6 ersichtlich
ist, ist beim dritten Ausführungsbeispiel
jedoch ein einzelnes, durchgehendes Zahnrad an jedem Planetenradelement 3, 16, 17 gebildet.
Dieses einzelne, durchgehende Zahnrad kämmt in einem ersten Bereich
mit dem ersten Hohlrad und einem zweiten Bereich mit dem zweiten
Hohlrad. Ein derartiges einzelnes, durchgehendes Zahnrad mit einer
vorbestimmten Breite kann dabei besonders einfach und kostengünstig hergestellt
werden.
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Die
Lagerung der Planetenradelemente 3, 16, 17 erfolgt
dabei in Axialrichtung an beiden Enden der Planetenradelemente an
vorstehenden Stummelachsen 3a, 16a, 17a.
Der Steg 4 umfasst ein erstes, scheibenförmiges Stegelement 20 und
ein zweites, scheibenförmiges
Stegelement 21. Das erste, scheibenförmige Stegelement 20 weist
drei schlitzförmige Ausnehmungen 22 auf
und das zweite scheibenförmige
Stegelement 21 weist ebenfalls drei schlitzförmige Ausnehmungen 23 auf.
Weiterhin weisen die beiden scheibenförmigen Stegelemente 20, 21 wieder
jeweils eine zentrale mittlere Ausnehmung 15 auf, durch
welche eine nicht gezeigte Antriebswelle bzw. ein Sonnenrad geführt ist.
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Die
beiden scheibenförmigen
Stegelemente 20, 21 sind mittels dreier Verbindungselemente 24 fest
miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 24 sind
U-förmig
gebildet und weisen eine axiale Länge auf, welche etwas länger als
die axiale Länge
der durchgehenden Zahnräder
der Planetenradelemente 3, 16, 17 ist,
so dass sich die Planetenradelemente frei im Steg 4 drehen
können.
Besonders kostengünstig
kann der Steg 4 des dritten Ausführungsbeispiels hergestellt
werden, wenn er als zweiteiliges Blechstanzelement ausgeführt ist,
wobei beispielsweise beim Ausstanzen des ersten scheibenförmigen Stegelements 20 gleich
entsprechend gebildete Zungen für
die Verbindungselemente 24 mit ausgestanzt werden, wobei
die Zungen nach dem Ausstanzen anschließend umgebogen werden und an
ihrem freien Ende mit dem zweiten scheibenförmigen Stegelement 21,
z.B. mittels Schweißen
oder Verklemmen, verbunden werden. Die Ausgestaltung des Steges 4 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
weist dabei eine besonders hohe Torsionssteifigkeit auf.
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Ansonsten
entspricht die Ausbildung des Wolfromgetriebes gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auf
die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Hinsichtlich
der Beschreibung der Ausführungsbeispiele
sei angemerkt, dass die Zahl der Planetenradelemente des Wolfromgetriebes
beispielsweise auch zwei sein kann, welche dann im Getriebe einander
gegenüberliegend
angeordnet sind. Dadurch wird ein Ausgleich der nach innen gerichteten Kräfte erreicht.
Es wäre
ferner auch möglich,
abhängig
vom Einsatzzweck, vier oder noch mehr Planetenradelemente im Getriebe
vorzusehen. Die Anordnung der Planetenradelemente muss dabei lediglich so
gestaltet sein, dass sich die Kräfte
gegenseitig aufheben, so dass auf eine separate Lagerung für den Steg
verzichtet werden kann.
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Im
Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen
möglich,
ohne den Umfang der Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, zu verlassen.