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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Planetenradträger einer Planetenradanordnung und insbesondere auf einen Ritzelstifthalter für einen Planetenradträger einer Planetenradanordnung.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Planetenradanordnungen sind bemerkenswert vielseitige und anpassungsfähige Vorrichtungen. Verschiedene Kraftfahrzeug-Endantriebskomponenten wie etwa Getriebe, Differentiale und Getriebe-/Differentialeinheiten nutzen häufig und allgemein Planetenradanordnungen. Üblicherweise werden sie entweder allein, um eine Drehzahlverringerung und Drehmomenterhöhung bereitzustellen, oder hintereinander angeordnet genutzt, und ihnen sind Kupplungen und Bremsen zugeordnet, die verschiedene Elemente der Planetenradanordnungen verbinden oder auf Masse festlegen, um mehrere Drehzahlverringerungen und Drehmomentvervielfachungen bereitzustellen.
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Eine einfache Planetenradträgeranordnung umfasst ein zentral angeordnetes Sonnenrad, einen Planetenradträger, der allgemein um das Sonnenrad angeordnet ist, und ein Hohlrad, das um den Träger angeordnet ist.
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Mehrere Planetenräder, die drehbar an Wellen in dem Träger angebracht sind, sind sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad in Eingriff.
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Somit gibt es selbstverständlich hinsichtlich des Entwurfs und der Herstellung von Planetenradanordnungen viele technische Probleme. Eines betrifft die Art und Weise, durch die die Planetenradwellen an und in dem Planetenradträger gehalten oder befestigt sind. Eine Herangehensweise ist es, kleine Bohrungen durch die Welle und den Träger bereitzustellen, die ausgerichtet werden können und durch die ein Haltestift eingeführt werden kann. Eine andere Herangehensweise umfasst das Verformen, z. B. durch Nieten, der Ritzelwelle an dem Träger. Diese beiden Herangehensweisen erfordern geeignete zur Welle benachbarte Gebiete des Trägers, die entweder den Stift oder das verformte Gebiet der Welle aufnehmen können und somit in vielen Fällen nicht geeignet sein können.
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Ein anderes technisches Problem bezieht sich auf die Schmierung. In bestimmten Konfigurationen und in bestimmten Fahrzeugdrehzahlbereichen kann die Drehzahl der Planeten- oder Ritzelräder einer gegebenen Planetenradanordnung recht erheblich sein, d. h. viele tausend Umdrehungen pro Minute. Die Drehzahl des Planetenradträgers kann ebenfalls recht hoch sein. Hohe Planetenrad- oder Ritzelraddrehzahlen sind an sich nicht problematisch, erfordern aber eine ausreichende Schmierung, um nicht nur die Ritzel-Lager-Ritzelwellen-Grenzfläche zu schmieren, sondern um auch die Wärme abzuleiten, die durch eine so schnelle Drehung der Grenzfläche erzeugt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung eines verbesserten Halters gerichtet, der nicht nur Ritzelwellen in einem Planetenradträger hält, sondern auch ihre Winkelorientierung aufrechterhält, was eine verbesserte Lagerschmierung schafft.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Ritzelwellenhalter für einen Planetenradträger einer Planetenradanordnung, der sowohl die Ritzelwelle innerhalb des Trägers hält als auch ihre Winkelpositionen aufrechterhält, um eine verbesserte Ölströmung zu den Ritzellagern zu erzielen. Jede der Ritzelwellen enthält einen axialen Durchlass, der mit einem radialen Durchlass in der Nähe des Mittelpunkts der Welle in Verbindung steht. An dem Ende der Ritzelwelle, das der axialen Durchlassöffnung gegenüberliegt, befindet sich eine Abflachung, die über die Welle verläuft. Die Abflachung ist normal zu der Achse des radialen Durchlasses. Die Ritzelwellen sitzen gleitend in geeigneten Bohrungen in dem Planetenradträger und stützen ein Käfig-Rollenlager oder -Nadellager und ein Planeten- oder Ritzelrad.
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An einem Ende des Trägers sind die Abflachungen mit einem kreisförmigen Halter in Eingriff, sodass die radialen Durchlässe jeder der Ritzelwellen radial nach außen orientiert sind. Der kreisförmige Halter kann entweder eine flache Platte sein oder einen L-förmigen Querschnitt aufweisen. Der kreisförmige Halter kann durch einen Sprengring oder durch mehrere Befestigungselemente wie etwa Bolzen oder Maschinenschrauben an dem Planetenradträger befestigt sein. An dem gegenüberliegenden Ende des Trägers ist an dem Planetenradträger eine Schmiermittelsperre befestigt und leitet eine Strömung von Schmieröl von einer Quelle wie etwa von einer Antriebshohlwelle zu den offenen Enden der axialen Durchlässe der Ritzelwellen. Durch Aufrechterhalten der Orientierungen radial nach außen der radialen Ritzelwellendurchlässe wird die Strömung von Schmieröl zu den Ritzelwellen-Lager-Ritzel-Grenzflächen von der Drehzahl des Planetenradträgers im Wesentlichen nicht beeinflusst.
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Somit ist es ein Aspekt der Erfindung, einen Planetenradträger, der eine verbesserte Ritzelwellen-Lager-Ritzel-Schmierung aufweist, für eine Planetenradanordnung zu schaffen.
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Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Ritzelwelle für einen Planetenradträger einer Planetenradanordnung, die einen axialen Durchlass aufweist, der von einem Ende zu einem radialen Durchlass in der Nähe des Mittelpunkts der Welle verläuft, zu schaffen.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Planetenradträger, der einen kreisförmigen Halter aufweist, der mehrere Ritzelwellen in einer gewünschten Drehorientierung hält, zu schaffen.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Planetenradträger, der einen kreisförmigen Halter aufweist, der mehrere Ritzel, die eine radiale Schmieröffnung aufweisen, in einer gewünschten Drehorientierung hält, zu schaffen.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Planetenradträger, der einen kreisförmigen Halter aufweist, der entweder eine flache Platte oder eine L-Form definiert, der mehrere Ritzelwellen in einer gewünschten Drehorientierung hält, zu schaffen.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Planetenradträger, der einen kreisförmigen Halter aufweist, der mit Abflachungen an den Enden mehrerer Ritzelwellen in Eingriff ist, um sie in einer gewünschten Drehorientierung zu halten, zu schaffen.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Planetenradträger, der einen kreisförmigen Halter aufweist, der mit Abflachungen an den Enden mehrerer Ritzelwellen in Eingriff ist, die radiale Schmierungsdurchlässe enthalten, um die radialen Durchlässe in einer Orientierung radial nach außen zu halten, zu schaffen.
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Weitere Aspekte, Vorteile und Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich dienen die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine Teilschnittansicht eines Abschnitts einer Planetenradanordnung, die eine Ritzelwelle und einen kreisförmigen Abflachungshalter in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, der durch einen Sprengring an dem Planetenradträger befestigt ist;
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2 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Abschnitts einer Ritzelwelle und einer kreisförmigen Halteplatte in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Teilschnittansicht eines Abschnitts einer Planetenradanordnung, die eine Ritzelwelle und einen kreisförmigen L-förmigen Haltering in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält; und
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4 ist eine Teilschnittansicht eines Abschnitts einer Planetenradanordnung, die eine Ritzelwelle und einen kreisförmigen L-förmigen Haltering in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, der durch Maschinenbolzen oder -schrauben an dem Planetenradträger befestigt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die vorliegende Anwendung oder die vorliegenden Verwendungen in keiner Weise einschränken.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Abschnitt einer Planetenradanordnung dargestellt, die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Planetenradanordnung 10 enthält eine Antriebs- oder Eingangshohlwelle 12, die ein Zahnwellen- oder Keilprofil 14 aufweist, das ein Sonnenrad 16 koppelt und antreibt, das eine Verzahnung 18 aufweist, und einen Planetenradträger 20. Der Planetenradträger 20 ist vorzugsweise eine Schweißkonstruktion, die geschweißte oder kaltgeformte Komponenten umfasst und die allgemein auf das Sonnenrad 16 ausgerichtet ist. Der Planetenradträger 20 enthält eine ringförmige Verlängerung 22, die ein Zahnnabenprofil oder eine Verzahnung 24 aufweist, das bzw. die mit zugeordneten Antriebsgliedern oder angetriebenen Gliedern 26 in Eingriff sind. Der Planetenradträger 20 und insbesondere die ringförmige Verlängerung 22 ist durch eine Kugellageranordnung 28 frei drehbar gestützt.
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Außerdem enthält der Planetenradträger 20 mehrere Planeten- oder Ritzelräder 30, die an reibungsarmen Lagern wie etwa Käfig-Rollenlager- oder -Nadellager-Anordnungen 32 aufgenommen sind. Die Rollen- oder Nadellageranordnungen 32 sind wiederum an einer jeweiligen Mehrzahl von Wellenstümpfen oder Ritzelwellen 40 aufgenommen, die innerhalb mehrerer Paare räumlich beabstandeter ausgerichteter Bohrungen 42 in dem Planetenradträger 20 aufgenommen sind. Die Anzahl der Planeten- oder Ritzelräder 30, Lageranordnungen 32, Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40 und Paare ausgerichteter Bohrungen 42 kann in Abhängigkeit von der Drehmomentbelastung der Planetenradanordnung 10 und von anderen Entwurfsparametern drei, vier, fünf, sechs oder mehr sein. Üblicherweise und vorzugsweise sind die mehreren Paare ausgerichteter Bohrungen 42, die Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40, die Lageranordnungen 32 und die Planeten- oder Ritzelräder 30 parallel zu der gemeinsamen Achse der Eingangswelle 12 und des Planetenradträgers 20 und unter gleichen Winkelintervallen um sie angeordnet oder angebracht. Falls es z. B. von jeder der oben erwähnten Komponenten sechs gibt, sind sie vorzugsweise unter Intervallen von 60° um die gemeinsame Achse der Eingangswelle 12 und des Planetenradträgers 20 beabstandet.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist, enthalten die Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40 jeweils eine konzentrische axiale Bohrung oder einen konzentrischen axialen Durchlass 44, die bzw. der sich bei einem Ende der Welle 40 öffnet und entlang der Achse der Welle 40 etwa bis zu ihrem Mittelpunkt verläuft. In der Nähe der oder bei dem axialen Mittelpunkt der Ritzelwelle 40 schneidet den axialen Durchlass 44 eine radiale Bohrung oder ein radialer Durchlass 46, die bzw. der vorzugsweise denselben Durchmesser wie der axiale Durchlass 44 aufweist. Somit stellen der axiale und der radiale Durchlass 44 und 46, die sich schneiden, eine Fluidverbindung zwischen einem Ende des Wellenstumpfs oder der Ritzelwelle 40 und einem Punkt an seiner bzw. ihrer Außenoberfläche bei ihrem axialen Mittelpunkt oder in seiner Nähe bereit.
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Bei dem Ende jeder der Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40, das der Öffnung der axialen Bohrung oder dem axialen Durchlass 44 gegenüberliegt, befindet sich eine diametrale Oberfläche 50, d. h. eine flache Oberfläche, die vorzugsweise mit der Mitte der Welle 40 zusammenfällt oder durch sie geht. Allerdings ist festzustellen, dass die diametrale Oberfläche 50 nicht mit einem Durchmesser zusammenzufallen braucht, sondern die Sehnenfläche mit etwas kürzerer Länge auf beiden Seiten des Durchmessers sein kann. Darüber hinaus kann die diametrale Oberfläche 50 auf Wunsch etwas gekrümmt oder konvex sein. Obgleich die diametrale Oberfläche 50 axial von dem radialen Durchlass 46 beabstandet ist, ist sie senkrecht zu der Achse des radialen Durchlasses 46. In der ersten Ausführungsform weist die diametrale Oberfläche 50 radial nach außen. Somit ist der radiale Durchlass 46 ebenfalls radial nach außen orientiert, wenn die Oberfläche 50 in einer radial nach außen weisenden Orientierung gehalten ist.
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Die diametralen Oberflächen 50 der Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40 und somit die radialen Durchlässe 46 sind durch eine kreisförmige Halteplatte 60 in einer radial nach außen weisenden Orientierung gehalten. Die kreisförmige Halteplatte 60 ist zwischen den Oberflächen 50 jeder der Ritzelwellen 40 und einer flachen Nut oder Schulter 62 angeordnet, die um den Planetenradträger 20 verläuft. Ein benachbarter Kanal 64 nimmt einen Sprengring 66 auf, der die kreisförmige Halteplatte 60 in dem Planetenradträger 20 hält.
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Wie oben angemerkt wurde, ist die Eingangswelle 12 hohl und wird mit Schmieröl oder Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt. Ein radialer Anschluss 72 in der Wand der Eingangswelle 12 leitet Druckfluid in einen radialen Durchlass 74. Ein Paar rotierender Dichtungen 76 halten eine fluiddichte Dichtung zwischen der Eingangswelle 12 und den Komponenten innerhalb der Planetenradanordnung 10 aufrecht. Eine Schmiermittelsperre 78 leitet Schmierfluid zu mehreren axialen Anschlüssen 82, die auf die Bohrungen 42 in dem Planetenradträger 20 und auf die axialen Durchlässe 44 in den Wellenstümpfen oder Ritzelwellen 40 ausgerichtet sind, radial nach außen. Somit wird direkt für die Ritzel/Lager/Wellen-Grenzfläche eine Schmierung bereitgestellt. Darüber hinaus wird der radiale Durchlass 46, der diese Schmierung bereitstellt, in einer Orientierung radial nach außen gehalten, was die Wirkung einer hohen Drehzahl des Planetenradträgers 20 auf die Schmiermittelströmung minimiert.
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Außerdem enthält die Planetenradanordnung 10 ein Hohlrad 86, das eine Verzahnung 88 aufweist, die mit den Planeten- oder Ritzelrädern 30 in Eingriff ist. Das Hohlrad 86 kann durch eine Nabe oder durch einen Kranz 92 gestützt sein, die bzw. der an der Eingangswelle 12 geführt ist. Das Zahnwellen- oder Keilprofil 94 an dem Hohlrad 86 steht mit zugeordneten Komponenten 96 der Planetenradanordnung 10 in Eingriff.
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Nun in 3 ist ein Ritzelstifthalter einer zweiten Ausführungsform dargestellt und mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Üblicherweise kann der Stifthalter 100 der zweiten Ausführungsform eine Planetenradanordnung 10 sein und mit einer solchen genutzt werden, die im Wesentlichen gleich der oben beschriebenen Planetenradanordnung 10 ist. Somit enthält die Planetenradanordnung 10 die Antriebs- oder Eingangshohlwelle 12, das Sonnenrad 16, einen Planetenradträger 20', die ringförmige Verlängerung 22, die Kugellageranordnung 28, die Planeten- oder Ritzelräder 30, die Käfig-Rollenlager oder -Nadellager 32, die Paare ausgerichteter Bohrungen 42, das Hohlrad 86 und die Nabe oder den Kranz 92 sowie die anderen oben beschriebenen zugeordneten Elemente und andere, im Folgenden speziell beschriebene Komponenten, die von der ersten Ausführungsform verschieden sind.
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Der Ritzelstifthalter 100 der zweiten Ausführungsform enthält mehrere Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 140. Wie oben angemerkt wurde, kann es je nach der Drehmomentbelastung und anderen Entwurfsparametern der besonderen Anordnung 10' drei, vier, fünf, sechs oder mehr Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 140 (und die zugeordneten Ritzelzahnräder 30 und die Lager 32) geben. Jeder der Wellenstümpfe bzw. jede der Ritzelwellen 140 enthält einen konzentrischen axialen Durchlass 144, der von einem Ende der Welle 140 bis näherungsweise zu ihrem axialen Mittelpunkt verläuft. Ein radialer Durchlass, der vorzugsweise denselben Durchmesser wie der axiale Durchlass 144 aufweist, schneidet den axialen Durchlass 144 näherungsweise beim Mittelpunkt der Welle 140. An dem Ende der Welk 140, das dem axialen Durchlass 144 gegenüberliegt, befindet sich eine diametrale Oberfläche 150. Obgleich die Oberfläche 150 vorzugsweise eine Ebene mit einem Durchmesser ist, kann sie erneut eine Sehnenoberfläche mit kürzerer Länge auf beiden Seiten eines Durchmessers sein. In der zweiten Ausführungsform 100 kann die Oberfläche 150 auch leicht gekrümmt oder konkav sein. Darüber hinaus weist die diametrale Oberfläche 150 in der zweiten Ausführungsform 100 radial nach innen. Das heißt, in Bezug auf die erste Ausführungsform und die Wellen 40, in denen die radialen Durchlässe 46 und die Oberflächen 50 alle radial nach außen gerichtet sind oder weisen, weisen die radialen Durchlässe 146 und die Oberflächen 150 der Wellen 140 der zweiten Ausführungsform 100 in entgegengesetzte radiale Richtungen.
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Ein L-förmiger Haltering 160 ist mit den diametralen Oberflächen 150 der Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 140 in Eingriff und hemmt deren Rotation. Der L-förmige Haltering 160 enthält einen ersten, axial verlaufenden Schenkel oder Abschnitt 162, der an einem Sprengring 166 anliegt oder mit ihm in Eingriff ist, der innerhalb einer Nut oder eines Kanals 168 in dem Planetenradträger 20' sitzt oder aufgenommen ist. Der Sprengring 166 hält den L-förmigen Haltering 160 gegen die Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 140 an der richtigen Stelle. Außerdem enthält der L-förmige Haltering 160 einen zweiten, radial verlaufenden Schenkel oder Abschnitt 172, der sowohl mit den Wellen 140 als auch mit dem Planetenradträger 20' in Eingriff ist.
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Die zweite Ausführungsform 100 enthält ebenfalls den radialen Anschluss 72 in der Eingangs- oder Antriebswelle 12, den Durchlass 74, das Paar axial voneinander beabstandeter rotierender Dichtungen 76 und die Schmiermittelsperre 78. Somit wird Drucköl oder anderes Schmierfluid durch den radialen Anschluss 72, zwischen die Dichtungen 76, entlang der Schmiermittelsperre 78 in die axialen Durchlässe 144 und durch die radialen Durchlässe 146, die immer radial nach außen orientiert sind, bereitgestellt.
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Vielleicht sollte erklärt und jedenfalls erkannt werden, dass, obgleich die kreisförmige Halteplatte 60 und der L-förmige Haltering 160 durchgängig in diesem Text als ein ”Halter” bezeichnet sind, sie beide nicht nur die Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40 und 140 innerhalb der Planetenradträger 20 und 20' halten, sondern auch spezifisch die Ausrichtung radial nach außen der radialen Durchlässe 46 und 146 relativ zu den Achsen der Planetenradträger 20 und 20' wie oben beschrieben aufrechterhalten.
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Nun anhand von 3 und 4 ist ein alternatives Befestigungsmittel entweder für die kreisförmige Halteplatte 60 oder für den L-förmigen Haltering 160 dargestellt. In dieser Befestigungskonfiguration sind die Sprengringe 66 und 166 sowie die Kanäle 64 und 168 in den Planetenradträgern 20 bzw. 20' weggelassen. An ihrer Stelle gibt es mehrere Verbindungselemente mit Gewinde wie etwa Maschinenbolzen oder Kopfschrauben 182, die durch eine gleiche Mehrzahl von Öffnungen 184 in der kreisförmigen Halteplatte 60 oder in dem L-förmigen Haltering 160 (dargestellt) und in komplementäre Gewindeöffnungen 186 in dem Planetenradträger 20 und 20' (dargestellt) gehen. Die mehreren Gewindebefestigungselemente 182, die Öffnungen 184 und die Gewindeöffnungen 186 sind vorzugsweise in gleichen Winkelintervallen um die Achse des Planetenradträgers 20' angeordnet. Somit sind die kreisförmige Halteplatte 60 oder der L-förmige Haltering 160 durch mehrere lösbare Gewindebefestigungselemente 182 an dem Planetenradträger 20 oder 20' befestigt, funktionieren aber genauso wie oben beschrieben, um sowohl die Wellenstümpfe oder Ritzelwellen 40 und 140 innerhalb der Planetenträger 20 und 20' zu halten als auch die Orientierung radial nach außen der radialen Durchlässe 46 und 146 aufrechtzuerhalten.
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Die vorstehende Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, und Änderungen, die nicht von dem Hauptpunkt der Erfindung abweichen, liegen im Umfang der Erfindung und sollen in ihm liegen. Solche Änderungen werden nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Umfang der Erfindung und von den folgenden Ansprüchen angesehen.
