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Die Erfindung betrifft ein Windengetriebe nach dem Anspruch 1.
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Gewöhnliche Windengetriebe weisen eine starre Übersetzung auf. Aus dem Stand der Technik sind auch schaltbare Planetenstufen bekannt, bei denen ein Hohlrad mittels eines Schaltelements festgesetzt wird. Hiermit lassen sich aber kleinere Übersetzungen nicht realisieren. Zudem ist der Bauraumbedarf sehr hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Windengetriebe bereitzustellen, das die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis der Bauraumbedarf eines Windengetriebes minimiert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Windengetriebe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Das erfindungsgemäße Windengetriebe umfasst eine erste Planetenstufe und eine zweite Planetenstufe. Eine Planetenstufe ist eine Getriebestufe mit einem Hohlrad, einem Planetenträger, einem oder mehreren Planetenrädern und einem Sonnenrad. Die Planetenräder sind drehbar in dem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad.
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Erfindungsgemäß sind eine erste Bremse und eine zweite Bremse vorgesehen. Eine Bremse zeichnet sich dadurch aus, dass sie in geschlossenen Zustand eine drehfeste Verbindung zwischen einer drehbaren Komponente und einer drehfesten, d.h. drehfest mit einer Referenzstruktur, etwa einem Getriebegehäuse, verbundenen Komponente herstellt. Die drehfeste Verbindung kommt gewöhnlich durch einen Kraftschluss zwischen Reibelementen zustande. Im offenen Zustand beeinflusst die Bremse die Verdrehbarkeit der drehbaren Komponente nicht. Die drehbare Komponente ist dann frei gegenüber der drehfesten Komponente verdrehbar. Die Bremse kann wahlfrei, d.h. zu beliebig wählbaren Zeitpunkten, von dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand und von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand überführt werden.
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Das Hohlrad, der Planetenträger und das Sonnenrad der ersten Planetenstufe sowie das Hohlrad, der Planetenträger und das Sonnenrad der zweiten Planetenstufe sind drehbar gelagert. Weiterhin ist der Planetenträger der ersten Planetenstufe drehfest mit dem Hohlrad der zweiten Planetenstufe verbunden. Drehfest miteinander verbunden sind auch das Sonnenrad der ersten Planetenstufe und das Sonnenrad der zweiten Planetenstufe.
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Die erste Bremse wirkt auf das Hohlrad der ersten Planetenstufe, die zweite Bremse auf das Hohlrad der zweiten Planetenstufe. Dies bedeutet, dass das Hohlrad der ersten Planetenstufe und das Hohlrad der zweiten Planetenstufe drehfest mit einer drehfesten Komponente, etwa einem Getriebegehäuse, verbunden werden, wenn die jeweilige Bremse in dem geschlossenen Zustand überführt wird. Befindet sich die erste Bremse im geschlossenen Zustand, verbindet sie das Hohlrad der ersten Planetenstufe drehfest mit der drehfesten Komponente. Analog verbindet die zweite Bremse im geschlossenen Zustand das Hohlrad der zweiten Planetenstufe mit der drehfesten Komponente.
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Befindet sich die erste Bremse umgekehrt im geöffneten Zustand, ist das Hohlrad der ersten Planetenstufe gegenüber der drehfesten Komponente verdrehbar. Ebenso ist das Hohlrad der zweiten Planetenstufe gegenüber der drehfesten Komponente verdrehbar, wenn sich die zweite Bremse im geöffneten Zustand befindet.
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Die Erfindung führt zu einem besonders kompakten Aufbau des Windengetriebes. Zudem ist es möglich, unter Last zwischen zwei verschiedenen Übersetzungen umzuschalten. Befinden sich die erste Bremse und die zweite Bremse zugleich im geschlossenen Zustand, wird eine Drehung der Hohlräder, der Planetenträger und der Sonnenräder der ersten Planetenstufe und der zweiten Planetenstufe wird dadurch unterbunden. Das Windengetriebe ist dann geblockt. Auf diese Weise lässt sich eine Bremsfunktion realisieren.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Sperre selbsthaltend. Dazu sind die erste Bremse und die zweite Bremse im geschlossenen Zustand selbsthaltend ausgeführt. Dies bedeutet, dass die erste Bremse und die zweite Bremse ohne äußeres Zutun, insbesondere ohne Zufuhr von Energie oder Signalen im geschlossenen Zustand verharren.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung wird die Selbsthaltung der ersten Bremse und der zweiten Bremse mittels eines ersten Federelements und eines zweiten Federelements umgesetzt. Ein Federelement bezeichnet ein komprimierbares Element, dass in Abhängigkeit von der Stärke der Komprimierung eine gerichtete Kraft - die Federkraft - erzeugt. Vorzugsweise handelt es sich um eine Feder, d.h. ein metallisches Federelement, etwa eine Schraubenfeder, eine Blattfeder, eine Drahtfeder, eine Torsionsfeder oder eine Tellerfeder.
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Das erste Federelement ist ausgebildet, die erste Bremse im geschlossenen Zustand zu halten. Dies impliziert, dass eine Überführung der ersten Bremse von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand mit einer Komprimierung des ersten Feder einhergeht. Die Federkraft des ersten Federelements wirkt dann einer Öffnung der ersten Bremse entgegen.
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Entsprechend ist das zweite Federelement ausgebildet, die zweite Bremse im geschlossenen Zustand zu halten. Eine Überführung der zweiten Bremse von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geht daher mit einer Komprimierung des zweiten Federelements einher. Die Federkraft des zweiten Federelements wirkt dabei einer Öffnung der zweiten Bremse entgegen.
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Weiterbildungsgemäß weist das Windengetriebe neben dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement einen ersten Aktor und einen zweiten Aktor auf. Mit Aktor wird ein Mittel zur Umsetzung von Signalen, zumeist elektrischen Signalen, in mechanische Größen bezeichnet. Der erste Aktor und der zweite Aktor setzen Signale in Bewegung um. Die beiden Aktoren sind so ausgebildet, dass die umgesetzte Bewegung zu einer Überführung der jeweiligen Bremse von dem geschlossenen in den offenen Zustand führt. Dies impliziert, dass durch die Bewegungen der Aktoren das jeweilige Federelement komprimiert wird. Eine durch ein entsprechendes Signal ausgelöste Betätigung des ersten Aktors führ zu einer Komprimierung des ersten Federelements. Das zweite Federelement wird bei Betätigung des zweiten Aktors komprimiert.
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Die erste Bremse bzw. die zweite Bremse verbleiben solange im geöffneten Zustand, wie der entsprechende Aktor betätigt wird und ein entsprechendes Signal anliegt. Fällt das Signal weg, überführt die Federkraft des ersten Federelements die erste Bremse bzw. die Federkraft des zweiten Federelements die zweite Bremse in den geschlossenen Zustand. Durch die nach der Überführung weiterhin bestehenden Federkräfte verharren die erste Bremse bzw. die zweite Bremse danach im geschlossenen Zustand.
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Das erste Federelement und das zweite Federelement können in einer bevorzugten Weiterbildung in einem einzigen Bauteil integriert werden, das die Funktion des ersten Federelements und des zweiten Federelements erfüllt. Weiterbildungsgemäß ist dann anstelle des ersten Federelements und des zweiten Federelements mindestens ein Federelement vorgesehen, das ausgebildet ist, die erste Bremse und die zweite Bremse im geschlossenen Zustand zu halten. Dies lässt sich etwa realisieren durch ein Federelement, das zwischen der ersten Bremse und der zweiten Bremse verspannt ist. Das Federelement wird sowohl bei Betätigung des ersten Aktors als auch des zweiten Aktors komprimiert.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung weist das Windengetriebe auch eine dritte und eine vierte Planetenstufe auf. Beide sind jeweils mit einem drehbaren Hohlrad und einem drehbaren Sonnenrad versehen. Der Planetenträger der dritten Planetenstufe ist drehfest, der Planetenträger der vierten Planetenstufe drehbar. Zwischen dem Sonnenrad der dritten Planetenstufe ist und dem Planetenträger der vierten Planetenstufe besteht eine drehfeste Verbindung. Das Sonnenrad der vierten Planetenstufe ist drehfest mit dem Planetenträger der zweiten Planetenstufe verbunden. Drehfest miteinander verbunden sind zudem das Hohlrad der dritten Planetenstufe und das Hohlrad der vierten Planetenstufe.
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In bevorzugten Weiterbildungen ist die dritte Planetenstufe axial zwischen der zweiten Planetenstufe und der vierten Planetenstufe angeordnet, und/oder die zweite Planetenstufe ist axial zwischen der ersten Planetenstufe und der dritten Planetenstufe angeordnet. Insbesondere können die Planetenstufen in der folgenden axialen Reihenfolge angeordnet sein: erste Planetenstufe, zweite Planetenstufe, dritte Planetenstufe und vierte Planetenstufe.
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Das beschriebene Getriebe ist bevorzugt Teil einer Winde mit einem Motor und einer Trommel. Die Trommel dient der Aufwicklung eines Seils oder einer Kette. Das Sonnenrad der ersten Planetenstufe des Getriebes wird von dem Motor angetrieben. Dazu ist das Sonnenrad drehfest mit einer Ausgangswelle des Motors verbunden. Die Trommel wird über eine drehfeste Verbindung mit dem Hohlrad der dritten Planetenstufe und dem Hohlrad der vierten Planetenstufe angetrieben.
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Es ist möglich, die dritte Planetenstufe und die vierte Planetenstufe in einer bevorzugten Weiterbildung innerhalb der Trommel anzuordnen. Auf diese Weise baut die Winde in axialer Richtung besonders kompakt.
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Da das Hohlrad der dritten Planetenstufe, das Hohlrad der vierten Planetenstufe und die Trommel drehfest miteinander verbunden sind, sind sie sich in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung gemeinsam gelagert. Dies lässt sich etwa durch eine starre Verbindung, d.h. eine Verbindung, die keinerlei Relativbewegungen zulässt, zwischen dem Hohlrad der dritten Planetenstufe, dem Hohlrad der vierten Planetenstufe und der Trommel realisieren.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugsziffern gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 ein Windengetriebe; und
- 2 ein Schaltschema.
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1 enthält eine schematische Darstellung einer Winde mit einem Motor 101, einem Getriebe 103 und einer Trommel 105. Das Getriebe 103 ist dem Motor 101 und der Trommel 105 zwischengeschaltet. Über das Getriebe 103 treibt der Motor 101 die Trommel 105 an.
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Das Getriebe 103 umfasst eine erste Planetenstufe 107, eine zweite Planetenstufe 109, eine dritte Planetenstufe 111 und eine vierte Planetenstufe 113. Von den vier Planetenstufen ist die erste Planetenstufe 107 axial am weitesten motorseitig angeordnet. Axial am weitesten trommelseitig ist die vierte Planetenstufe 113 angeordnet. Dazwischen befinden sich die zweite Planetenstufe 109 und die dritte Planetenstufe 111. Dabei ist die zweite Planetenstufe 109 axial weiter motorseitig angeordnet als die dritte Planetenstufe 111. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass die dritte Planetenstufe 111 axial weiter trommelseitig angeordnet ist als die zweite Planetenstufe 109.
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Die vier Planetenstufen 107, 109, 111, 113 weisen jeweils ein Hohlrad 107a, 109a, 111a, 113a, einen Planetenträger 107b, 109b, 111b, 113b, mehrere Planetenräder 107c, 109c, 111c, 113c und ein Sonnenrad 107d, 109d, 111d, 113d auf. Die Planetenräder 107c, 109c, 111c, 113c sind drehbar in dem jeweiligen Planetenträger 107b, 109b, 111b, 113b gelagert und kämmen mit dem jeweiligen Hohlrad 107a, 109a, 111a, 113a.
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Das Sonnenrad 107d der ersten Planetenstufe 107 ist drehbar ausgebildet. Es wird von dem Motor 101 angetrieben und ist entsprechend drehfest mit einem Rotor des Motors 101 verbunden. Auch der Planetenträger 107b der ersten Planetenstufe 107 ist drehbar gelagert. Mittels eines ersten Lagers 115a ist zudem das Hohlrad 107a der ersten Planetenstufe 107 drehbar in einem Getriebegehäuse 117 gelagert.
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Das Sonnenrad 109d der zweiten Planetenstufe 109 ist drehfest mit dem Sonnenrad 107d der ersten Planetenstufe 107 verbunden. Das Hohlrad 109a der zweiten Planetenstufe 109 ist drehfest mit dem Planetenträger 107b der ersten Planetenstufe 107 verbunden. Ähnlich dem Hohlrad 107a der ersten Planetenstufe 107 ist das Hohlrad 109a der zweiten Planetenstufe 109 mittels eines zweiten Lagers 115b drehbar in dem Getriebegehäuse 117 gelagert.
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Der Planetenträger 109b der zweiten Planetenstufe 109 ist drehfest mit dem Sonnenrad 113d der vierten Planetenstufe 113 verbunden. Eine Welle, welche die drehfeste Verbindung herstellt, führt durch die dritte Planetenstufe 111. Eine Welle, welche das Sonnenrad 111d der dritten Planetenstufe 111 drehfest mit dem Planetenträger 113b der vierten Planetenstufe 113 verbindet, ist entsprechend als Hohlwelle ausgeführt.
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Der Planetenträger 111b der dritten Planetenstufe 111 ist drehfest angeordnet. Im Einzelnen besteht zwischen dem Planetenträger 111b der dritten Planetenstufe 111 und dem Getriebegehäuse 117 eine drehfeste Verbindung. Insbesondere kann das Getriebegehäuse 117 selbst als Planetenträger dienen. In diesem Fall sind die Planetenräder 111b der dritten Planetenstufe 111 drehbar in dem Getriebegehäuse 117 gelagert.
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Die Hohlräder 111a und 113a der dritten Planetenstufe 111 und der vierten Planetenstufe 113 bilden zusammen mit der Trommel 105 eine in sich drehfeste Einheit. Die Einheit ist mittels eines dritten Lagers 115c und eines vierten Lagers 115d drehbar in dem Getriebegehäuse 117 gelagert.
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Die dritte Planetenstufe 111 und die vierte Planetenstufe 113 sind vollständig innerhalb der Trommel 105 angeordnet. Beide Planetenstufen befinden sich zwischen zwei radial verlaufenden, d.h. orthogonal zu einer Drehachse des Getriebes 103 ausgerichteten Ebenen, die jeweils die Trommel 105 schneiden.
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Das Getriebe 103 ist mit zwei Bremsen versehen - einer ersten Bremse 119a und einer zweiten Bremse 119b. Die erste Bremse 119a wirkt auf das Hohlrad 107a der ersten Planetenstufe 107. Im geschlossenen Zustand stellt die erste Bremse 119a also eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad 107a der ersten Planetenstufe 107 und dem Getriebegehäuse 117 her. Ist die erste Bremse 119a geöffnet, kann das Hohlrad 107a der ersten Planetenstufe 107 gegenüber dem Getriebegehäuse 117 verdreht werden.
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Die zweite Bremse 119b wirkt auf das Hohlrad 109a der zweiten Planetenstufe 109. Im geschlossenen Zustand stellt die zweite Bremse 119b ähnlich der ersten Bremse 119a eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad 109a der zweiten Planetenstufe 109 und dem Getriebegehäuse 117 her. Ist die zweite Bremse 119b geöffnet, kann das Hohlrad 109a der zweiten Planetenstufe 109 gegenüber dem Getriebegehäuse 117 verdreht werden.
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Ein Schaltschema ist in 2 dargestellt. „Aktor 1“ bezeichnet einen ersten Aktor, mit dem die erste Bremse 119a betätigt wird. Entsprechend bezeichnet „Aktor 2“ einen zweiten Aktor, mit dem die zweite Bremse 119b betätigt wird. Der erste Aktor wirkt derart auf die erste Bremse 119a, dass eine Betätigung des ersten Aktors die erste Bremse 119a öffnet, d.h. von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand überführt. Analog wirkt der zweite Aktor derart auf die zweite Bremse 119b, dass eine Betätigung des zweiten Aktors die zweite Bremse 119b öffnet, d.h. vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand überführt.
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Die erste Bremse 119a und die zweite Bremse 119b sind selbstschließend. Erfolgt keine Betätigung des ersten Aktors bzw. des zweiten Aktors, gehen die erste Bremse 119a bzw. die zweite Bremse 119b selbsttätig in den geschlossenen Zustand zurück und verharren in diesem Zustand so lange, bis eine erneute Betätigung des ersten Aktors bzw. des zweiten Aktors erfolgt.
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Um ein selbstschließendes Verhalten der ersten Bremse 119a und der zweiten Bremse 119b zu realisieren, sind Federn vorgesehen .Deren Federkraft die erste Bremse 119a bzw. die zweite Bremse 119b. Eine Öffnung der ersten Bremse 119a bzw. der zweiten Bremse 119b erfolgt gegen die Federkraft.
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Gemäß dem Schaltschema wird ein erster Gang durch Betätigung des ersten Aktors und Ruhen des zweiten Aktors eingelegt. Die erste Bremse ist dann geöffnet, die zweite Bremse geschlossen. Ein zweiter Gang wird durch Ruhen des ersten Aktors und Betätigen des zweiten Aktors realisiert. Dies hat zur Folge, dass die erste Bremse geschlossen und die zweite Bremse geöffnet ist.
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Sind beide Aktoren unbetätigt, wird eine Bremsfunktion realisiert. Dann schließen sich die erste Bremse 119a und die zweite Bremse 119b durch die Federkraft selbsttätig. Dies führt dazu, dass das Hohlrad 107a der ersten Planetenstufe 107 und das Hohlrad 109a der zweiten Planetenstufe 109 drehfest mit dem Getriebegehäuse 117 verbunden sind. Die erste Planetenstufe 107 und die zweite Planetenstufe 109 sind dann verblockt, sodass die Planetenräder 107b, 109b, die Planetenträger 107c, 109c und die Sonnenräder 107d, 109d der ersten Planetenstufe 107 und der zweiten Planetenstufe 109 drehfest gehalten werden. Durch die drehfeste Verbindung zwischen dem Planetenträger 109b der zweiten Planetenstufe 109 und dem Sonnenrad 113d der vierten Planetenstufe 113 wird auch das Sonnenrad drehfest gehalten. Über die vierte Planetenstufe 113 und die dritte Planetenstufe 111 pflanzt sich diese drehfeste Verbindung fort zu der Trommel 105.
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Eine gleichzeitige Betätigung des ersten Aktors und des zweiten Aktors öffnet die erste Bremse 119a und die zweite Bremse 119b. Dieser Zustand entspricht einem Freilauf. Der Motor 101 und die Trommel 105 lassen sich dann sowohl relativ zueinander als auch relativ zu dem Getriebegehäuse 117 verdrehen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Motor
- 103
- Getriebe
- 105
- Trommel
- 107
- erste Planetenstufe
- 107a
- Hohlrad
- 107b
- Planetenträger
- 107c
- Planetenrad
- 107d
- Sonnenrad
- 109
- zweite Planetenstufe
- 109a
- Hohlrad
- 109b
- Planetenträger
- 109c
- Planetenrad
- 109d
- Sonnenrad
- 111
- dritte Planetenstufe
- 111a
- Hohlrad
- 111b
- Planetenträger
- 111c
- Planetenrad
- 111d
- Sonnenrad
- 113
- vierte Planetenstufe
- 113a
- Hohlrad
- 113b
- Planetenträger
- 113c
- Planetenrad
- 113d
- Sonnenrad
- 115a
- erstes Lager
- 115b
- zweites Lager
- 115c
- drittes Lager
- 115d
- viertes Lager
- 117
- Getriebegehäuse
- 119a
- erste Bremse
- 119b
- zweite Bremse
