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Technischer Bereich
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Die vorliegende Darlegung bezieht sich auf ein Steuersystem und, insbesondere, auf ein Steuersystem für die Kraftübertragung von einem Motor zu einem Fräser in einem Straßenplaniergerät.
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Hintergrund
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Straßenplaniergeräte sind Maschinen, die bei Einbauarbeiten von Straßenbelägen dazu verwendet werden, um eine Materialschicht wie beispielsweise Asphalt, mit ihrem Fräser vom Straßenunterbau zu trennen. Ein Straßenplaniergerät hat üblicherweise ein Kraftübertragungssystem, das einen Motor mit einer Fräse verbindet.
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In einigen Fällen bieten Straßenplaniergeräte geringen Raum für die Installation von Kraftübertragungssystemen. Der beengte Raum bedingt knappe Platzverhältnisse bei der Installation der Kraftübertragung, wodurch es schwierig ist, die Kraftübertragung an den Anschlussstellen des Motors und der Fräse anzuschließen. Beispielsweise können die beengten Platzverhältnisse es erforderlich machen, die Getriebe des Motors und der Fräse in einem nicht-koaxialen und nicht-koplanaren Verhältnis zueinander anzuordnen. Daher stehen große Hersteller von Baumaschinen wie beispielsweise Straßenplaniergeräte, vor Situationen, in denen es schwierig ist, wegen der beengten Platzverhältnisse die Kraftübertragungssysteme zu installieren. Diese Situation gestaltet die Installation der Kraftübertragungssysteme zu einer komplexen Angelegenheit. Alternativ kann es schwierig sein, einen Fräser mit dem Kraftübertragungssystem zu verbinden, wenn der Hersteller oder Kunde Fräser unterschiedlicher Breite mit einem vorhandenen Motor verbinden möchte.
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Ein bekannter Weg mit dieser Situation fertig zu werden, besteht darin, innerhalb des Kraftübertragungssystems Getriebe zu installieren. Diese Getriebe sind jedoch sperrig und führen zu Leistungsverlusten bei der Kraftübertragung vom Motor zum Fräser. Die Kraftübertragungsverluste haben folglich eine Auswirkung auf die Gesamtproduktivität des Straßenplaniergeräts. Darüber hinaus kommt es während des Betriebs zu Überhitzungen der Getriebe, wodurch Kühlsysteme erforderlich werden, um zu verhindern, dass das Kraftübertragungssystem überhitzt. Typische Kühlsysteme umfassen Kompressoren und Kühlleitungen und Installation und Betrieb dieser Kühlsysteme können zu zusätzlichen Kosten führen. Typische Kraftübertragungssysteme sind auch schwer und zusammen mit den zugehörigen Kühlsystemen schwierig von Ort zu Ort zu transportieren.
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Um vorgenannte Situationen zu entschärfen, können Hersteller vielfältige Parameter der Maschine um konstruieren, um Fräser verschiedener Größen unterzubringen. Umgekehrt können Hersteller gänzlich unterschiedliche Maschinen herstellen, die jeweils einzeln auf die spezifischen Anforderungen des Fräsers abgestimmt sind. Vorgenannte Vorgehensweisen können jedoch teuer und zeitaufwendig sein.
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GB Patent 2 449 916 bezieht sich auf einen Riemenvariator-Riemenantrieb, der einen ersten Treibriemen, eine zusammengesetzte Doppelriemenscheibe mit einer ersten Riemenscheibe mit variablem Durchmesser umfasst, die vom ersten Treibriemen angetrieben wird, und einer zweiten Riemenscheibe mit variablem Durchmesser, die von einem zweiten Treibriemen angetrieben wird. Die zusammengesetzte Doppelriemenscheibe ist so angeordnet, dass Vergrößerungen eines effektiven Durchmessers einer Riemenscheibe zu entsprechenden Verlängerungen des effektiven Durchmessers der anderen Riemenscheibe führen. Weiterhin umfasst der Riemenantrieb eine dritte federbelastete Riemenscheibe mit variablem Durchmesser, die ebenfalls mit dem zweiten Treibriemen zusammenwirkt, und ein Stellglied für die Änderung der effektiven Durchmesser der ersten und zweiten Riemenscheibe, wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis des Riemenantriebs verändert wird. Wenngleich der Riemenvariator-Riemenantrieb zu einem axialen Versatz zwischen einer Lastseite und der Primärkraft führt, so führt er nicht zu Fällen, in denen ein axialer und ebenflächiger Versatz zwischen Lastseite und Primärkraft gegeben ist.
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Zusammenfassung
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Ein Teilaspekt der vorliegenden Darlegung, ein Steuersystem für die Kraftübertragung von einem Motor zu einem Fräser in einem Straßenplaniergerät. Das Kraftübertragungssystem beinhaltet einen ersten Kreislauf, einen zweiten Kreislauf und eine Welle. Der erste Kreislauf befindet sich in einer ersten Ebene und ist ausgelegt auf den betrieblichen Antrieb durch den Motor. Der zweite Kreislauf befindet sich in einer zweiten Ebene, substanziell parallel zur ersten Ebene, und ist ausgelegt auf den betrieblichen Antrieb des Fräsers. Die Welle verbindet den ersten Kreislauf mit dem zweiten Kreislauf, wodurch der Motor und der Fräser axial zueinander versetzt sind.
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In einem weiteren Aspekt beschreibt die vorliegende Darlegung ein Straßenplaniergerät, das einen Motor, einen Fräser und ein Kraftübertragungssystem umfasst. Das Kraftübertragungssystem beinhaltet einen ersten Kreislauf, einen zweiten Kreislauf und eine Welle. Der erste Kreislauf befindet sich in einer ersten Ebene und ist ausgelegt auf den betrieblichen Antrieb durch den Motor. Der zweite Kreislauf befindet sich in einer zweiten Ebene, substanziell parallel zur ersten Ebene, und ist ausgelegt auf den betrieblichen Antrieb des Fräsers. Die Welle verbindet den ersten Kreislauf mit dem zweiten Kreislauf, wodurch der Motor und der Fräser axial zueinander versetzt sind.
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In einem weiteren Aspekt beschreibt die vorliegende Darlegung ein Straßenplaniergerät mit einem Motor, mit einem Fräser, mit einer Vorrichtung für die Energieübertragung vom Motor innerhalb einer ersten Ebene, mit einer Vorrichtung für die Energieübertragung zum Fräser innerhalb einer zweiten Ebene und mit einer Vorrichtung der Energieübertragung von der Vorrichtung für die Energieübertragung vom Motor auf die Vorrichtung für die Energieübertragung zum Fräser, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene substanziell parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Motor und der Fräser axial zueinander versetzt sind.
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Weitere Merkmale und Aspekte dieser Darlegung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Plänen.
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Kurzbeschreibung der Pläne
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1 ist ein Ausschnitt einer perspektivischen Vorderansicht einer Maschine mit einem Kraftübertragungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Darlegung; und
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2 ist ein Ausschnitt einer perspektivischen Seitenansicht des Kraftübertragungssystems.
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Detailbeschreibung
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Die vorliegende Darlegung bezieht sich auf eine Kraftübertragung von einer primär Kraft zu einer Last in einer Maschine, insbesondere von einem Motor zu einem Fräser in einem Straßenplaniergerät. 1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht einer Maschine 100 mit einem Kraftübertragungssystem 102, in welches dargelegte Ausgestaltungen implementiert werden können. In der in 1 dargestellten Ausgestaltung ist die Maschine 100 ein Straßenplaniergerät. In alternativen Ausgestaltungen kann die Maschine 100 eine Vielfalt anderer Maschinen sein, einschließlich Steinbrecher, Rüttler oder Mischtrommeln.
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Die Maschine 100 umfasst einen Motor 104 und einen Fräser 106. Der Motor 104 ist vorgesehen für den Antrieb des Fräsers 106. Der Fräser 106 ist vorgesehen für die Abtragung einer Deckschicht von der Oberfläche des Straßenunterbaus 108. Üblicherweise ist die Deckschicht Asphalt und der Fräser 106 ist ausgelegt für die Abtragung des Ausfalls bis zu einer voreingestellten Tiefe. Wenngleich der Motor 104 und der Fräser 106 in Bezug gesetzt werden zu dem hier dargestellten Straßenplaniergerät, ist anzumerken, dass der Motor 104 und der Fräser 106 lediglich exemplarische Natur sind, und folglich keine Einschränkung dieser Darstellung darstellen. Folglich können alle Arten der nach dem Stand der Technik bekannten primären Kräfte, wie beispielsweise ein Elektromotor, anstelle des Motors 104 verwendet werden und alle Arten von Lasten können von der primären Kraft angetrieben werden, abhängig vom Typ der Maschine 100 und ihrer Einsatzart. Einige allgemein bekannte Lasten im Baumaschinenbereich umfassen Kompaktierer-Walzen, Rüttler mit Riemen- oder Kettenantrieb, Pumpen und ähnliche.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Kraftübertragungssystem 102 einen ersten Kreislauf 110, einen zweiten Kreislauf 112 und eine Welle 114. Der erste Kreislauf 110 befindet sich in einer ersten Ebene 116 und ist ausgelegt auf den betrieblichen Antrieb durch den Motor 104. In einer Ausgestaltung wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Kraftübertragungssystem 102 darüber hinaus eine Kupplungseinheit 118, die mit dem Motor 104 verbunden ist. Die Kupplungseinheit 118 ist vorgesehen für den wahlweisen Kraftschluss des Fräsers 106 mit dem Motor 104. Die Kupplungseinheit 118 ist vorgesehen für den wahlweisen Kraftschluss des Fräsers 106 mit dem Motor 104, sodass der Fräser 106 vom Motor 104 angetrieben wird. In einer anderen Ausgestaltung kann die Kupplungseinheit 118 den Fräser 106 vom Motor 104 trennen, sodass der Fräser 106 in Bezug auf den Motor 104 im Freilauf drehen kann. Die hier dargelegte Kupplungseinheit 118 kann mittels allgemein bekannter Bedienungselemente, wie beispielsweise Hebel oder Steuertasten (nicht dargestellt), sodass wahlweise Kraft vom Motor 104 zum Fräser 106 über das Kraftübertragungssystem 102 übertragen wird.
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Der zweite Kreislauf 112 befindet sich in einer zweiten Ebene 120, substanziell parallel zur ersten Ebene 116. Der zweite Kreislauf ist ausgelegt für den betrieblichen Antrieb des Fräsers 106. Die Welle 114 verbindet den ersten Kreislauf 110 mit dem zweiten Kreislauf 112, wodurch der Motor 104 und der Fräser 106 axial zueinander versetzt sind.
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In einer Ausgestaltung wie in 1 dargestellt, Kann die Welle 114 vorderes Ende 122 und ein Interessent Ende 124 haben. Das vordere Ende 122 trägt den ersten Kreislauf 110 auf der ersten Ebene 116 und das hintere Ende 124 trägt den zweiten Kreislauf 112 auf der zweiten Ebene 120. Die vorderen und hinteren Enden 122, 124 der Well 114 sind zueinander entfernt angeordnet, bedingt durch die Länge 126 der Welle 114. Daher werden die Kreisläufe 110, 112, die an den Enden 122, 124 getragen werden, folglich in Entfernung zueinander in den entsprechenden Ebenen 116, 120 des Motors 104 und des Fräsers 106 angeordnet.
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In einer Ausgestaltung, wie in den 1–2 dargestellt, beinhaltet der erste Kreislauf 110 eine Antriebsriemenscheibe 128, eine erste Riemenscheibe 130 und einen ersten Treibriemen 132. Die Antriebsriemenscheibe 128 ist so ausgelegt, dass sie mit dem Motor schließt. Die erste Riemenscheibe 130 ist mit dem vorderen Ende 122 der Welle 114 verbunden. Der erste Treibriemen 132 wird über die erste Riemenscheibe 130, Antriebs Riemenscheibe 128 geführt. In gleicher Weise, in einer Ausgestaltung, wie in den 1–2 dargestellt, beinhaltet der zweite Kreislauf 112 eine angetriebene Riemenscheibe 134, eine zweite Riemenscheibe 136 und einen zweiten Treibriemen 138. Die angetriebene Riemenscheibe 134 ist so ausgelegt, dass sie mit dem Fräser 106 schließt. Die zweite Riemenscheibe 136 ist mit dem hinteren Ende 124 der Welle 114 verbunden. Der zweite Treibriemen 138 wird über die zweite Riemenscheibe 136 und die angetriebenen Riemenscheibe 134 geführt.
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In einer Ausgestaltung kann ein Durchmesser der Antriebsriemenscheibe 128, der angetriebenen Riemenscheibe 134, der ersten Riemenscheibe 130 und der zweiten Riemenscheibe 136 substanziell der gleiche sein. Folglich ist ein Übersetzungsverhältnis der Antriebsriemenscheibe 128 zur angetriebenen Riemenscheibe 134 substanziell 1:1. In anderen Ausgestaltungen kann das Übersetzungsverhältnis der Antriebsriemenscheibe 128 zur angetriebenen Riemenscheibe 134 durch Änderung der Durchmesser von einer oder mehreren der Antriebsriemenscheibe 128, der angetriebenen Riemenscheibe 134, der ersten Riemenscheibe 130 und der zweiten Riemenscheibe 136 relativ zueinander verändert werden. Daher kann in diesen Ausgestaltungen das Übersetzungsverhältnis der Antriebsriemenscheibe 128 zu angetriebenen Riemenscheibe 134 ein Untersetzungs- oder ein Übersetzungsverhältnis sein. Ein Untersetzungsverhältnis ist ein Versetzungsverhältnis von der Antriebsriemenscheibe 128 zur angetriebenen Riemenscheibe 134 von weniger als 1:1, zum Beispiel 1:0,5, wogegen ein Übersetzungsverhältnis ein Übersetzungsverhältnis der Antriebsriemenscheibe 128 zur angetriebenen Riemenscheibe 134 von mehr als 1:1, beispielsweise 1:1,5.
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In einer Ausgestaltung können die ersten und die zweiten Riemenscheiben 130, 136 mehrrillige Riemenscheiben sein. Entsprechend sind die ersten und die zweiten Treibriemen 132, 128 mehrrillige Keilriemen und haben eine gerillte Flanke 140 und eine glatte Flanke 142. Die gerillte Flanke 140 ist so ausgelegt, dass sie in das mehrrillige Profil der ersten und der zweiten Riemenscheiben 130, 136 eingreift. Eine Person mit normalen Fertigkeiten, bezogen auf den neuesten Stand der Technik, können erkennen, dass ein Profil auf der gegrillten Flanke 140 der ersten und zweiten Treibriemen 132, 138 Pass gleich zu einem Profil auf den Riemenscheiben 130, 136 ist. In gleicher Weise können in alternativen Ausgestaltungen die erste und die zweiten Riemenscheiben 130, 136 ein flaches Profil, ein gewölbtes Profil, ein geripptes Profil oder ein gezahntes Profil aufweisen, wozu ein geeignetes passgleiches Profil für die Treibriemen 132, 138 gewählt werden kann, sodass die Treibriemen 132, 138 und die Riemenscheiben 128, 130, 134 und 136 ineinandergreifen und gleichförmig in der Schlaufe rotieren/umlaufen.
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In einer Ausgestaltung wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Kraftübertragungssystem 102 darüber hinaus ein Gehäuse 144 und eine oder mehrere Spannvorrichtungen 146 auf dem Gehäuse 144 montiert. Das Gehäuse 144 ist lösbar auf einen Rahmen 148 der Maschine 100 montiert und ist so ausgelegt, dass es die Welle 114 drehbar unterstützt. Die Spannvorrichtungen 146 sind so ausgelegt, dass mit ihnen die Spannung in den Treibriemen 132, 138 eingestellt werden kann.
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Die Spannvorrichtung 146 umfasst einen Spannhebelarm 150, eine Spannrolle 152 und ein hydraulisches Stellglied 154. Der Spannhebelarm 150 ist schwenkbar auf dem Gehäuse 144 montiert. Die Spannrolle 152 drehbar auf dem Spannhebelarm 150 montiert und befindet sich in Rollkontakt mit dem ersten Treibriemen 132 oder dem zweiten Treibriemen 138. Das hydraulische Stellglied 154 ist zwischen dem Gehäuse 144 und dem Spannhebelarm 150 montiert. Das hydraulische Stellglied 154 ist so ausgelegt, dass es die Spannrolle 152 gegen den ersten oder zweiten Treibriemen 132, 138 drückt oder von ihm abrückt, sodass die Spannung der betreffenden Treibriemen 132, 138 eingestellt wird. Das Gehäuse 144 und die Spannvorrichtung 146 ermöglichen die Einstellung der Treibriemen 132, 138, sollten sich die Treibriemen 132, 138 während des Betriebs der Maschine 100 seitlich verschieben oder locker. Das Gehäuse 144 und die Spannvorrichtung 146 ermöglichen auch den Austausch der Treibriemen 132, 138, sollten die Treibriemen während des Betriebs der Maschine 100 beschädigt werden oder reißen.
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Wenngleich Bezug genommen wird auf ein Kraftübertragungssystem 102, welches die Treibriemen 132, 138 und die Riemenscheiben 128, 130, 134 136 verwendet, so ist anzumerken dass die Treibriemen 132, 138 und die Riemenscheibe 128, 130, 134 und 136 lediglich exemplarischer Natur sind, und folglich keine Einschränkung dieser Darstellung darstellen. Eine Person mit normalen Fertigkeiten auf dem neuesten Stand der Technik wird erkennen, dass Teile des hier dargelegten Kraftübertragungssystems 102 je nach verwendetem Antriebssystem andere sein können, beispielsweise ein Riemenantriebssystem oder ein Kettenantriebssystem. Anstelle von Treibriemen und Riemenscheiben können Getriebe unterschiedlicher Größe verwendet werden. Darüber hinaus werden durch die vorliegende Darlegung elektrische, hydrostatische und hydrodynamische Kraftübertragungssysteme in Betracht gezogen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Übliche Kraftübertragungssysteme die Baumaschinen wie Straßenplaniergeräten eingebaut werden können Getriebe beinhalten, die mit einem Motor und einem Fräser des Straßenplaniergeräts verbunden sind. In einigen Fällen jedoch bieten Baumaschinen eingeschränkten Platz für die Installation von Kraftübertragungssystemen. Der beengte Raum bedingt knappe Platzverhältnisse bei der Installation der Kraftübertragung, wodurch es schwierig ist, die Kraftübertragung an den Anschlussstellen des Motors und der Fräse anzuschließen.
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Das Kraftübertragungssystem 102 der vorliegenden Darlegung kann jedoch in Bereichen mit sehr beengten Platzverhältnissen installiert werden und auch in Situationen wo der Motor 104 und der Fräser 106 in einer nicht-koaxialen und nicht-koplanaren Lage zu einander installiert sind. Das Gehäuse 144 des Kraftübertragungssystem 102 ist lösbar auf dem Rahmen 148 der Maschine 100 montiert und kann daher auf einfache Weise bei Wartungsdiensten und Überholungsarbeiten entfernt werden. Darüber hinaus kann eine Länge 126 der Welle 114 variiert werden, um einen axialen Versatz zwischen Motor 104 und dem Fräser 106 auszugleichen.
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Darüber hinaus waren mögliche Kraftübertragungssysteme, die früher für den Einsatz in Straßenplaniergeräten konstruiert wurden, kostenaufwendig in der Herstellung, bei der Installation und im Betrieb. Getriebe in Kraftübertragungssystemen waren manchmal sperrig und verursachten Leistungsverluste innerhalb des Kraftübertragungssystems. Das Kraftübertragungssystem 102 der vorliegenden Darlegung kann jedoch die exorbitanten Kosten, die früher mit der Herstellung, der Installation und des Betriebs eines üblichen Kraftübertragungssystems einhergingen, mindern. Darüber hinaus kann der Einbau des vorliegenden Kraftübertragungssystem 102 es dem Hersteller ermöglichen, Änderungen der Maschine 100 vollständig zu vernachlässigen oder sperrige Getriebe einzubauen, da das Kraftübertragungssystem 102 unter Berücksichtigung spezifischer beengter Platzverhältnisse und des spezifischen Versatzes zwischen dem Motor 104 und dem Fräser 106 hergestellt werden kann
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Weiterhin kommt es bei den sperrigen Getrieben früherer Kraftübertragungssysteme während des Betriebs zu Überhitzungen, was zusätzliche Kühlsysteme erforderte, um das Kraftübertragungssystem zu kühlen. Diese Hilfskühlsysteme führen zu zusätzlichen Betriebskosten und können daher die Gesamtbetriebskosten für den Betrieb der üblichen Kraftübertragungssysteme erhöhen. Folglich können die zusätzlichen Kosten eine negative Auswirkung auf die Gesamtproduktivität der Maschine haben.
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Bei dem Kraftübertragungssystem 102 der vorliegenden Darlegung kann eine Kühlung durch die natürliche Konvention der Wärme in die Umgebungsluft erzielt werden oder durch einen Luftstrom, der bei der Rotation der ersten und zweiten Antriebsriemen 132, 138 entsteht. Daher kann der Einbau solcher Kraftübertragungssysteme 102 zusätzlich die exorbitanten Kosten mindern oder verringern, die zuvor durch den Einbau von Kühlsystemen entstanden.
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Darüber hinaus erhöht sperrige Getriebe der üblichen Kraftübertragungssysteme oftmals das Gewicht der Kraftübertragungssysteme und gestalteten daher den Transport solcher Systeme schwierig. Das Kraftübertragungssysteme 102 der vorliegenden Darlegung ist jedoch leicht im Gewicht, und daher einfach zu transportieren.
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Wenngleich Aspekte der vorliegenden Darlegung speziell dargestellt und beschrieben wurden in Bezug auf die obigen Ausgestaltungen, so ist es für Jene verständlich, die mit dem neuesten Stand der Technik vertraut sind, dass verschiedene zusätzliche Ausgestaltungen in Erwägung gezogen werden können, durch Änderungen der dargelegten Maschine, Systeme und Methoden, ohne im Grundsatz und Umfang von dieser Darlegung abzuweichen. Solche Ausgestaltungen sollten so gesehen werden, dass sie in den Umfang dieser vorliegenden Darlegung, wie festgelegt, fallen auf Grundlage der Ansprüche und deren Äquivalente.
