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Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Ein Wolfromgetriebe ist ein Planetengetriebe in Kompaktbauform. Die Planeten kämmen einerseits in einem gehäusefesten Hohlrad und andererseits in dem Abtriebshohlrad. Durch diese Kombination ist es möglich, mit nur einer Sonne und einem Satz von Planeten das Getriebe umzusetzen und dadurch ein Getriebe mit weniger benötigtem Bauraum darzustellen. Systembedingt hat ein Planeten-Kompaktgetriebe einen schlechteren Wirkungsgrad bei gleicher Übersetzung als ein Planetengetriebe bei sonst ähnlichen Bedingungen.
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DE 10 2014 117 646 A1 offenbart ein Planetengetriebe für ein Lenksystem. Das Planetengetriebe weist ein Gehäuse, zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Hohlräder, wobei eines der Hohlräder fest mit dem Gehäuse verbunden ist und das andere Hohlrad den Abtrieb des Planetengetriebes darstellt, mehrere, um den inneren Umfang der Hohlräder verteilt angeordnete Planetenräder, wobei jedes der Planetenräder jeweils mit beiden Hohlrädern in Eingriff ist, ein mit jedem der Planetenräder sich in Eingriff befindenden Sonnenrad, und einen die Planetenräder aufnehmenden Planetenradträger auf.
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Die zwei Hohlräder, die Planetenräder und das Sonnenrad sind jeweils als Kegelzahnräder oder als beveloidverzahnte Räder ausgebildet. Jedes einzelne Planetenrad ist gegenüber dem Planetenradträger und/oder der Planetenradträger ist gegenüber dem Gehäuse und/oder das fest mit dem Gehäuse verbundene Hohlrad ist gegenüber einem Teil des Gehäuses und/oder das Sonnenrad ist gegenüber dem beweglichen Hohlrad mittels jeweiliger Abstimmelemente in axialer Richtung im Wesentlichen spielfrei abgestimmt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Planetengetriebe vorzusehen, welches eine kompakte Bauweise bei höchstmöglichem Wirkungsgrad und ein definiert geringes Verdrehspiel aufweist, um eine gute Regelbarkeit der antreibenden Elektromotoren sowie ein angenehmes Lenkgefühl zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird mit einem Planetengetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Planetengetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einem angetriebenen Sonnenrad, einem ersten und einem zweiten, jeweils innenverzahnten Hohlrad, wobei das erste Hohlrad feststeht und das zweite Hohlrad drehantreibbar gelagert ist und den Abtrieb bildet, und Planetenrädern, die in einem Planetenträger in der Weise gelagert sind, dass sie in ständigem Zahneingriff mit dem Sonnenrad und den Hohlrädern stehen, wobei die Planetenräder als Stufenplaneten mit einem ersten Planetenteil und einem zweiten Planetenteil ausgebildet sind, wobei die Planetenräder eine Beveloidverzahnung aufweisen und wobei der erste Planetenteil und der zweite Planetenteil der Planetenräder eine unterschiedliche Zähnezahl aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Erzeugen eines Antriebsmoments und mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe zum Übersetzen des Antriebsmoments.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, aufgrund der Kombination, dass die Planetenräder als Stufenplaneten mit einem ersten Planetenteil und einem zweiten Planetenteil ausgebildet sind, dass die Planetenräder eine Beveloidverzahnung aufweisen und dass das erste Planetenteil und das zweite Planetenteil der Planetenräder eine unterschiedliche Zähnezahl aufweisen, ein Planetengetriebe, insbesondere ein Wolfromgetriebe, vorzusehen, welches bei kleinstem Bauraum den höchsten Wirkungsgrad besitzt.
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Die beveloide Verzahnung ist hierbei notwendig, um ein Verdrehflankenspiel zwischen den Verzahnungskomponenten einzustellen. Die Planetenteilung ist vorteilhaft, da die Mikrogeometrie der Verzahnungseingriffe von dem gehäusefesten Hohlrad und dem drehantreibbar gelagerten Hohlrad getrennt voneinander optimiert werden können. Je genanntem Verzahnungseingriff können weiterhin Maßnahmen wie Längsballigkeiten, Endrücknahmen etc. ausgeführt werden.
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Das Vorsehen des ersten Planetenteils und des zweiten Planetenteils mit einer unterschiedlichen Zähnezahl ermöglicht das Erzielen eines verbesserten Wirkungsgrades des Planetengetriebes bei sonst unveränderten Rahmenbedingungen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Planetenteil und der zweite Planetenteil der Planetenräder unterschiedliche Teilkreisdurchmesser aufweisen. Aufgrund der Zähnezahldifferenz zwischen dem ersten Planetenteil und dem zweiten Planetenteil ergeben sich somit in vorteilhafter Weise unterschiedliche Teilkreisdurchmesser der Planetenteile, wobei zur Wirkungsgradsteigerung bevorzugt das Abtriebshohlrad als größerer Durchmesser auszuführen ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Planetenteil und der zweite Planetenteil der Planetenräder ein gleiches Modul aufweisen. Das gleiche Modul weist somit unterschiedliche Zähnezahlen am ersten Planetenteil und am zweiten Planetenteil der Planetenräder auf, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Übersetzung des Getriebes bei sonst gleichen Bedingungen verändert. Wesentlich ist jedoch die Wirkungsgradsteigerung des Getriebes. Zusätzlich sind durch getrennte Bereiche auch je Verzahnung mit einem Hohlrad getrennte Verzahnungsoptimierungen möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Verdrehflankenspiel der Beveloidverzahnung durch axiales Bewegen der Planetenräder, der Hohlräder und/oder des Planetenträgers mittels im Planetengetriebe angeordneten Einstellscheiben einstellbar ist. Das Verdrehflankenspiel kann so je auf ein definiertes Maß bestimmt werden, ohne ein Klemmen hervorzurufen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verdrehflankenspiel der Beveloidverzahnung durch eine Dicke der Einstellscheiben einstellbar ist, wobei die Einstellscheiben an einem der Hohlräder, benachbart zu den Planetenrädern und/oder benachbart zum Planetenträger angeordnet sind. Durch die entsprechende Dimensionierung der Einstellscheiben kann so das erforderliche Maß exakt eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Planetenräder aufgrund ihrer Beveloidverzahnung dazu ausgebildet sind, bei axialer Bewegung der Planetenräder eine Spielreduzierung zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad und/oder den Hohlrädern zu bewirken. Die hierdurch ermöglichte Einstellbarkeit des Maßes der Verzahnung zwischen den jeweiligen Komponenten erlaubt somit eine exakte Einstellung der Komponenten des Planetengetriebes zueinander unabhängig von jeweiligen Fertigungstoleranzen, da die Beveloidverzahnung dazu ausgebildet ist, ein vorhandenes Spiel zwischen den Planetenrädern in definiertem Maße zu reduzieren, bis ein gewünschtes Maß eingestellt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Sonnenrad und das erste Hohlrad eine Beveloidverzahnung aufweisen, welche mit dem ersten Planetenteil der Planetenräder kämmt. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Spiel zwischen dem Sonnenrad und dem ersten Planetenrad mittels der Beveloidverzahnung eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Hohlrad eine Beveloidverzahnung aufweist, welche mit dem zweiten Planetenteil der Planetenräder kämmt. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Spiel zwischen dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Planetenteil der Planetenräder eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Planetenteil und der zweite Planetenteil der Planetenräder in konischer Anordnung oder in gegen konischer Anordnung ausgebildet sind. Eine jeweilige Ausbildung bzw. Ausrichtung der Planetenteile zueinander kann somit an jeweilige bauliche Anforderungen des Planetengetriebes angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Planetenachse parallel zu einer Getriebehauptachse angeordnet ist. Damit ergibt sich in vorteilhafter Weise aufgrund der konischen Ausführung des ersten Planetenteils und des zweiten Planetenteils das Vorsehen der Planetenteile mit unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern, wodurch in vorteilhafter Weise eine Wirkungsgradsteigerung erreichbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe als Wolfromgetriebe ausgebildet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine kompaktere Bauform bei gleichzeitig verringerter Teilezahl erzielt werden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht eines Planetengetriebes für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Längsschnittansicht eines Planetenrads des Planetengetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs in konischer Ausführung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Längsschnittansicht eines Planetenrads des Planetengetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs in gegen konischer Ausführung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 4 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Planetengetriebes für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Planetengetriebe 10 für das Lenksystem 1 des Kraftfahrzeugs weist ein angetriebenes Sonnenrad 12, ein erstes und zweites, jeweils innenverzahntes Hohlrad 14, 16, an einem Planetenträger 20 angeordnete Planetenräder 18, von welchen in 1 exemplarisch eines der Planetenräder 18 dargestellt ist, auf.
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Das Planetengetriebe 10 ist in 1 in einer Teilansicht dargestellt, um eine verbesserte Ansicht aufgrund einer vergrößerten Darstellung der jeweiligen Komponenten zu gewährleisten.
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Das erste Hohlrad 14 ist gehäusefest angeordnet und das zweite Hohlrad 16 ist drehantreibbar gelagert. Ferner bildet das zweite Hohlrad 16 den Abtrieb des Planetengetriebes 10.
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Die Planetenräder 18, die in dem Planetenträger 20 gelagert sind, sind in ständigem Zahneingriff mit dem Sonnenrad 12 und den Hohlrädern 14, 16. Die Planetenräder 18 sind jeweils als Stufenplaneten mit einem ersten Planetenteil 18a und einem zweiten Planetenteil 18b ausgebildet. Die Planetenräder 18 weisen ferner eine Beveloidverzahnung 22 auf. Der erste Planetenteil 18a und der zweite Planetenteil 18b der Planetenräder 18 weisen zudem eine unterschiedliche Zähnezahl auf.
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Die unterschiedliche Zähnezahl wird vorzugsweise durch einen gleichen Modul und somit unterschiedliche Teilkreisdurchmesser des ersten Planetenteils 18a und des zweiten Planetenteils 18b der Planetenräder 18 erreicht.
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Alternativ kann dies beispielsweise erreicht werden durch Vorsehen eines unterschiedlichen Moduls und somit gleicher Teilkreisdurchmesser des ersten Planetenteils 18a und des zweiten Planetenteils 18b der Planetenräder 18 oder ferner alternativ durch Vorsehen eines unterschiedlichen Moduls und unterschiedlicher Teilkreisdurchmesser des ersten Planetenteils 18a und des zweiten Planetenteils 18b der Planetenräder 18.
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Ein Verdrehflankenspiel der Beveloidverzahnung 22 ist durch axiales Bewegen der Planetenräder 18, der Hohlräder 14, 16 und/oder des Planetenträgers mittels im Planetengetriebe angeordneten Einstellscheiben 24 einstellbar.
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Das Verdrehflankenspiel der Beveloidverzahnung ist hierbei durch eine Dicke der Einstellscheiben 24 einstellbar. Die Einstellscheiben 24 sind an einem der Hohlräder 14, 16 im vorliegenden Ausführungsbeispiel am zweiten Hohlrad 16 sowie (in 1 nicht dargestellt) benachbart zu den Planetenrädern 18 und/oder benachbart zum Planetenträger 20 angeordnet.
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Die Planetenräder 18 sind aufgrund ihrer Beveloidverzahnung dazu ausgebildet, bei axialer Bewegung der Planetenräder 18 eine Spielreduzierung zwischen den Planetenrädern 18 und dem Sonnenrad 12 und/oder den Hohlrädern 14, 16 zu bewirken. Das Sonnenrad 12 und das erste Hohlrad 14 weisen ebenfalls eine Beveloidverzahnung 26, 28 auf, welche mit dem ersten Planetenteil 18a der Planetenräder 18 kämmt. Ferner weist das zweite Hohlrad 16 ebenfalls eine Beveloidverzahnung 30 auf, welche mit dem zweiten Planetenteil 18b der Planetenräder 18 kämmt.
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Der erste Planetenteil 18a und der zweite Planetenteil 18b der Planetenräder 18 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel in gegen konischer Anordnung ausgebildet. Alternativ können diese beispielsweise in konischer Anordnung ausgebildet sein.
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Eine Planetenachse A1 ist parallel zu einer Getriebehauptachse A2 angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung in Verbindung mit der konischen Ausbildung der Planetenteile 18a, 18b wird somit ein unterschiedlicher Teilkreisdurchmesser des ersten Planetenteils 18a und des zweiten Planetenteils 18b erreicht. Das Planetengetriebe 10 ist als Wolfromgetriebe ausgebildet.
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2 zeigt eine Längsschnittansicht eines Planetenrads des Planetengetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs in gegen konischer Ausführung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausführungsform sind der erste Planetenteil 18a und der zweite Planetenteil 18b des Planetenrads 18 in gegen konischer Anordnung ausgebildet bzw. ausgeführt. Der erste Planetenteil 18a weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen größeren Teilkreisdurchmesser als der zweite Planetenteil 18b des Planetenrads 18 auf. Alternativ kann beispielsweise der erste Planetenteil 18a einen geringeren Teilkreisdurchmesser als der zweite Planetenteil 18b aufweisen.
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3 zeigt eine Längsschnittansicht eines Planetenrads des Planetengetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs in konischer Ausführung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Planetenrad 18, insbesondere der erste Planetenteil 18a und der zweite Planetenteil 18b des Planetenrads 18 in konischer Anordnung ausgebildet.
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Der erste Planetenteil 18a weist somit einen ersten Teilkreisdurchmesser D1 auf und der zweite Planetenteil 18b des Planetenrads 18 weist einen zweiten Teilkreisdurchmesser D2 auf, wobei der erste Teilkreisdurchmesser D1 des ersten Planetenteils 18a größer als der zweite Teilkreisdurchmesser D2 des zweiten Planetenteils 18b ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich ein Durchmesserunterschied ΔD.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Lenksystem 1 weist in an sich bekannter Weise ein Lenkrad 35 auf, von dem in ebenfalls an sich bekannter Weise eine einen Lenkfluss erzeugende Lenkwelle 33 ausgeht, in der ein Lenkgetriebe 34 angeordnet ist.
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Das Lenkrad 35, die Lenkwelle 33 und das Lenkgetriebe 34 können von an sich bekannter Bauart sein und werden daher nicht näher beschrieben.
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Um eine Lenkunterstützung zu erzeugen, ist ein elektrischer Antriebsmotor 25 vorgesehen, der ein Antriebsmoment für einen Servofluss zur Verfügung stellt. In ebenfalls an sich bekannter Weise werden der Servofluss und der Lenkfluss in einem Kopplungspunkt 32 zusammengeführt, von wo aus sie gemeinsam zu den entsprechenden, ebenfalls an sich bekannten und in den Figuren nicht dargestellten Bauteilen des Lenksystems 1 weitergeleitet werden.
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Dem elektrischen Antriebsmotor 25 ist eine auch als Servogetriebe bezeichnete Getriebeanordnung nachgeschaltet, die das oben ausführlich beschriebene Planetengetriebe 10 aufweist. Das Servogetriebe bzw. die Getriebeanordnung weist die Aufgabe auf, das von dem elektrischen Antriebsmotor 25 erzeugte Antriebsmoment, welches aufgrund entsprechender Beschränkungen seitens des elektrischen Antriebsmotors 25 verhältnismäßig gering ist, in ein höheres Lenkmoment umzuwandeln.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Beschaffenheit der Komponenten des Planetengetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs abgeändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014117646 A1 [0003]
