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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für einen Planetentrieb, wobei die Schmiervorrichtung durch wenigstens einen Flächenabschnitt eines Planetenträgers des Planetentriebs, mindestens einen Schmierkanal in einem Planetenbolzen des Planetentriebs, zumindest ein zu dem Planetenträger benachbartes Anschlussbauteil und durch mindestens eine Dichtung gebildet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Beispiel einer derartigen Schmiervorrichtung ist in
DE 10 2009 026 704 A1 beschrieben. Ein Planetentrieb ist Bestandteil eines Automatikgetriebes in Planetenbauweise. Der Planetentrieb ist aus zwei benachbarten Planetengetrieben gebildet. Der Planetenträger eines Planetengetriebes ist einstückig mit dem Hohlradträger des anderen Planetengetriebes verbunden. Das Hohlrad ist über Formschluss in den Hohlradträger eingesetzt, der durchlässig für Schmieröl ist. Das Schmier- und Kühlöl soll über einen Vorsprung des Hohlrades den Schmierkanälen in Planetenbolzen des anderen Planetengetriebes zugeführt werden. Zwischen dem Hohlrad und dem Hohlradträger ist eine als O-Ring ausgeführte Dichtung eingebaut und radial eingespannt. Mit der Dichtung sollen Ölverluste über die Formschlussverbindung des Hohlrades mit dem Hohlradträger vermieden werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schmiervorrichtung für Planetentriebe zu schaffen, durch die optimal Schmiermittel an Planetenlagerungen verteilt wird und in der Ölverluste vermieden werden.
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Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung für einen Planetentrieb, ist durch
- – wenigstens einen Flächenabschnitt eines ein- oder mehrteiligen Planetenträgers,
- – mindestens einen längs oder schräg ausgerichten Schmierkanal in einem Planetenbolzen,
- – eine erste Schmiermitteldurchführung durch den Planetenträger, wobei der Planetenträger oder ein Teil des Planetenträgers zur Bildung der Schmiermitteldurchführung mittels eines oder mehrerer Löcher durchbrochen ist,
- – zumindest ein Anschlussbauteil, welches zu dem Planetenträger benachbart ist, und ein Zahnrad, ein Kupplungsträger oder ein beliebiges anderes Bauteil sein kann, und
- – mindestens eine Dichtung,
gebildet.
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Die Schmiervorrichtung ist einfach aufgebaut, da ihre Struktur im Wesentlichen durch die Getriebebauteile gebildet ist bzw. in diese Getriebebauteile integriert ist. Auf gesonderte Bauteile und weitere einer Schmiervorrichtung eigene Bauteile, wie z.B. die in Schmiervorrichtungen nach dem Stand der Technik oft eingesetzten Ölfangschalen, kann verzichtet werden. Das trägt dazu bei, das der Planetentrieb sehr kompakt ausgeführt werden kann.
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Die Zentralachse des Planetentriebs entspricht der Rotationsachse des Anschlussbauteils und eines rotierbaren Planetenträgers und ist Zentrum der Umlaufbahn der Planetenräder. Die Zentralachse ist axial ausgerichtet. Die Planetenräder sind in radiale Richtungen von der Zentralachse entfernt angeordnet.
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Ein Flächenabschnitt des Planetenträgers und wenigstens ein erster Oberflächenabschnitt des Anschlussbauteils begrenzen gemeinsam einen hohlen und um die Zentralachse des Planetentriebs umfangsseitig verlaufenden Ringraum. Der Ringraum kann ringspaltförmig, torusförmig oder einem Torus ähnlich ausgeführt sein. Er erstreckt sich um die Zentralachse. Dabei ist nicht ausgeschlossen, das der Ringraum im mehrere um die Zentralachse zueinander benachbarte und miteinander strömungstechnisch verbundene Sektionen aufgeteilt ist. Alternativ ist der Ringraum in mehrere umfangsseitig benachbarte und voneinander isolierte Kammern eingeteilt. Die Funktionen des Ringraumes sind die Aufnahme, Weiterleitung und das Speichern von Schmiermitteln. Die Speicherung von Schmiermittel hat den Vorteil, dass beim Anlaufen des Getriebes nach längerem Stillstand sofort eine gewisse Menge Schmieröl den Planetenlagerungen zugeführt werden kann.
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Schmiermitteldurchführungen sind für Schmiermittel durchlässige Verbindungen entweder zwischen einer Nabe und dem Ringraum und/oder zwischen dem Ringraum und dem Schmierkanal. Als Schmiermittel gelten im Sinne der Erfindung alle flüssigen und halbflüssigen zur Schmierung und Kühlung geeigneten Medien wie Schmier- und Kühlöl.
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Der Planetenträger und das Anschlussbauteil sind zumindest über Kontakt der Dichtung mit dem Planetenträger und dem Anschlussbauteil zugleich miteinander gekoppelt, wobei die Dichtung in einer umfangsseitig um die Zentralachse verlaufenden ring-flächenförmigen Kontaktzone dichtend an dem Planetenträger anliegt. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass eine gewisse Menge an Lecköl entsteht. Bevorzugt sind jedoch statische Dichtungen in Form von O-Ringen eingesetzt, durch die Lecköl in der Kontaktzone vermieden werden kann.
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In Anwendungen, in denen das Anschlussbauteil relativ zu dem Planetenträger um die Zentralachse schwenkbar oder rotierbar oder ansonsten anders relativ zu dem Planetenträger beweglich ist, ist der Einsatz von schleifenden Dichtungen vorgesehen. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Nabe und der Planetenträger zusammen einteilig ausgebildet sind, wobei das Anschlussbauteil auf der Nabe sitzt. Durch entsprechende Gestaltung von funktionsbedingt aufeinander abgestimmten Oberflächenabschnitten der Nabe und des Planetenträgers kann eine Speicher- und Leitstruktur geschaffen werden, die sich beliebig gestalten lässt. Auf kostenaufwändige spanabhebende Bearbeitung kann verzichtet werden.
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Ein Ziel ist es, Planetentriebe kompakt und damit wenig radialen Bauraum beanspruchend auszuführen. Die Erfindung betrifft Planetentriebe, in denen das Anschlussbauteil abweichend von dem im Kapitel „Hintergrund der Erfindung“ beschriebenen Planetentrieben radial nicht in einem Träger aufgenommen ist und schon deshalb radial nach außen nicht abgedichtet bzw. die Dichtung radial nicht eingespannt werden kann. Die Dichtung ist, wie schon ausgeführt, axial eingespannt.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegt der Planetenbolzen mit einer Stirnseite axial an einem Oberflächenabschnitt des Planetenträgers an, wobei dieser Oberflächenabschnitt an einer axial von der Kontaktzone abgewandten Seite an dem Planetenträger ausgebildet ist. Außerdem weist dieser Oberflächenabschnitt eine Öffnung der ersten Schmiermitteldurchführung auf. Dadurch ist die Kontaktzone teilweise axial rückseitig des zweiten Oberflächenabschnitts ausgebildet.
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Es ist üblich, wie dies auch in
DE 10 2009 026 704 A1 dargestellt ist, den jeweiligen Planetenbolzen in einem als Durchgangsloch gestalteten innenzylindrischen Sitz aufzunehmen. Zur Beschreibung nachfolgend geschilderter Problematik wird
6 hinzugezogen.
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6 zeigt einen Ausschnitt eines Planetenträgers 22 mit einem als Durchgangsloch gestalteten innenzylindrischen Sitz 23 für einen Planetenbolzen 24. Im Idealfall liegen die Stirnfläche 24a des jeweiligen Planetenbolzens 24 und der das Durchgangsloch zur Aufnahme des jeweiligen Planetenbolzens 24 umgebende Randflächenabschnitt 22a des Planetenträgers in einer Radialebene. Die Stirnfläche 24a kann durch Lageabweichungen des Planetenbolzens 24 im Bereich zulässiger Toleranzen jedoch gegenüber dem Randflächenabschnitt 22a axial um ein Maß S1 zurückstehen. Nicht ausgeschlossen ist auch, dass die Stirnfläche 24a um das Maß S2 über den Randflächenabschnitt 22a axial hervorsteht. Außerdem werden die Planetenbolzen 24 in der Regel endseitig mit einer Fase 24b oder einer Kantenabrundung versehen. Durch diese Fase oder Kantenabrundung entsteht eine ringförmige Nut 25 am Fügespalt 26 zwischen dem Planetenbolzen 24 und dem Planetenträger 22. Wenn die Außenabmessungen eines Anschlussbauteils 10 es nicht zulassen oder in anderen Fällen, in denen der Konstrukteur den Durchmesser D der Dichtung 18 in eine Kontaktzone 15 legen muss, die zumindest teilweise über die Stirnfläche 24a und über den Fügespalt verläuft (radial auf Höhe von R und kleiner), wird das zum Nachteil. Die sichere Funktion von Dichtungen ist von der Qualität der Dichtflächen in der Kontaktzone abhängig. Die Unregelmäßigkeiten in der Kontaktzone 15, die durch das Vor- bzw. Zurückstehen der Stirnfläche 24a des Planetenbolzens 24 und/oder durch die Nut 25 hervorgerufen werden, können die Dichtwirkung nachteilig beeinflussen.
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Die anfangs beschriebenen Ausgestaltung, nach der der Planetenbolzen mit einer Stirnseite axial an einem Oberflächenabschnitt in dem Sitz anliegt, sichert ab, dass die Kontaktzone nicht durch derartige Unregelmäßigkeiten unterbrochen ist. Der Sitz des jeweiligen Planetenbolzens im Planetenträger ist nicht mehr, wie bisher üblich, eine Durchgangsbohrung sondern ein Sackloch, wobei das Sackloch jedoch bodenseitig durch eine Schmiermitteldurchführung unterbrochen ist. Die Schmiermitteldurchführung liegt in radialer Richtung von der Zentralachse unterhalb der Kontaktzone der Dichtung.
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Die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung ist vorzugsweise für die Anwendung in Planetentrieben von Fahrzeuggetrieben wie Automatikgetrieben in Planetenbauweise, in Verteilergetrieben oder Differenzialen oder in allen denkbaren Getriebestrukturen, auch in denen von Elektro- oder Hybridfahrzeugen, vorgesehen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Darstellungen der im Folgenden beschriebenen Figuren sind nicht maßstäblich.
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1 zeigt eine Schmiervorrichtung eines Planetentriebs 1 in einem Längsschnitt entlang der axial ausgerichteten Zentralachse 2 des Planetentriebs 1 inklusive eines Anschlussbauteils 10. Der Planetentrieb 1 weist einen Planetenträger 3, um die Zentralachse 2 verteilt angeordnete Planetenbolzen 4, Planetenlagerungen 5 und Planetenräder 6 auf.
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2 zeigt eine Trägerplatte 3a des Planetenträgers 3 mit einer Nabe 9 in einer Gesamtansicht.
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In 3 ist das als Zahnrad mit äußerer Stirnverzahnung ausgebildete Anschlussbauteil 10 in einer Gesamtansicht dargestellt.
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4 zeigt eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 18.
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5 ist eine Detaildarstellung, mit einem axial auf die Trägerplatte 3a, auf die Dichtung 18 sowie auf ein Durchgangsloch 12b gerichteten Blick, wobei eine stirnseitige Ansicht eines durch die Dichtung 18 und die Trägerplatte 3a verdeckten Planetenbolzens 4 mit gestrichelten Linien dargestellt ist.
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1: Jeder Planetenbolzen 4 ist mit radialem Abstand zur Zentralachse 2 links in einer Trägerplatte 3a des Planetenträgers 3 und rechts in einer Trägerplatte 3b des Planetenträgers 3 abgestützt. Auf jedem Planetenbolzen 4 ist axial zwischen den Trägerplatten 3a und 3b ein Planetenrad 6 mittels einer Planetenlagerung 5 rotierbar gelagert. Jeweils ein Planetenbolzen 4 bildet zusammen mit einer Planetenlagerung 5 und einem Planetenrad 6 eine Baueinheit. In der Ansicht nach 1 ist nur eine Teilansicht eines Planetenrades 6 sichtbar. Der jeweilige Planetenbolzen 4 sitzt in einem Sackloch 12 der Trägerplatte 3a. Das Sackloch 12 ist von einem innenzylindrischen Sitz 12c für den Planetenbolzen 4 und durch einen bodenseitigen Oberflächenabschnitt 12a begrenzt. Der Abstand der Planetenbolzen 4 von der Zentralachse ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel für alle Planetenbolzen 4 gleich. Denkbar ist auch ein Planetentrieb, in dem die Abstände der Planetenbolzen zur Zentralachse unterschiedlich sind.
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1 und 5: Der Planetenbolzen 4 ist außen durchgängig zylindrisch gestaltet. Der Außendurchmesser der Planetenbolzen entspricht in diesem Falle im Nennmaß dem Durchmesser der Kreislinie, durch den die Innenkontur des innenzylindrischen Sitzes 12c umrissen ist. Der Durchmesser der Kreislinie dieses Innenkreises 21 entspricht demnach auch dem Durchmesser des Fügespalts zwischen Trägerplatte und Planetenbolzen.
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Vorgesehen ist auch, dass der Durchmesser des innenzylindrischen Sitzes größer oder kleiner ist als der Abschnitt des Planetenbolzens, auf dem die Planetenlagerung abläuft. In diesem Fall ist der Planetenbolzen mit einem Zapfen versehen, dessen Durchmesser größer oder kleiner ist, als der Durchmesser des Abschnittes für die Planetenlagerung. In diesem Fall schließt sich dem Abschnitt für die Lagerung ein Zapfen des Planetenbolzens an, dessen Durchmesser dem Nennmaß des Innendurchmessers des Sitzes entspricht.
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1 und 5: Der weiteste radiale Abstand der Innenkontur des innenzylindrischen Sitzes ist für alle Planetenbolzen 4 durch den Abstand R beschrieben, der dem Abstand des am weitesten von der Zentralachse 2 entfernten und auf dem Innenkreis 11 liegenden Tangentenpunktes 19 entspricht. Die Definition des Tangentenpunkts ergibt sich aus der Definition einer Tangente. Eine Tangente ist bekanntermaßen in der Geometrie eine Gerade, die eine gegebenen Kurve in einem Punkt berührt. Danach ist der Tangentenpunkt 19 der Punkt, an dem die Tangente diese Kurve berührt. Die Kurve ist in diesem Fall die Kreislinie der Innenkontur 12c.
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1 und 2: Ein Durchgangsloch 12b erstreckt sich vom Oberflächenabschnitt 12a des Planetenträgers 3 aus axial durch die Trägerplatte 3a hindurch. Der jeweilige Planetenbolzen 4 weist eine parallel zur Zentralachse axial ausgerichtete und endseitig verschlossene Längsbohrung 4a auf, die koaxial zu dem Durchgangsloch 12b ausgerichtet ist. Von der jeweiligen Längsbohrung 4a gehen Querbohrungen 4b in Richtung der Planetenlagerung 5 ab. Die Trägerplatte 3a ist einteilig mit einer Nabe 9 ausgebildet. Die Nabe 9 ist um die Zentralachse 2 rotationssymmetrisch gestaltet. Auf der Nabe 9 sitzt ein Anschlussbauteil 10. Das Anschlussbauteil 10 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Stirnrad mit Außenverzahnung.
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Die Nabe 9 ist innen mit einer Wellendurchführung 11 versehen, durch die eine nicht dargestellte Antriebswelle hindurch geführt wird. In die Nabe 9 sind Durchgangslöcher 9a eingebracht, welche sich radial von einer Ringnut 14 aus durch die Wand der Nabe 9 bis zu einem Oberflächenabschnitt 9b der Nabe 9 erstrecken und welche an dem Oberflächenabschnitt 9b in einen Ringraum 13 münden.
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1: Der Ringraum 13 ist linksseitig und radial außen durch einen schalenförmig in das Anschlussbauteil 10 geformten Oberflächenabschnitt 10a des Anschlussbauteils 10, radial innen durch den Oberflächenabschnitt 9b der Nabe 9 und rechtsseitig durch einen Flächenabschnitt 3c begrenzt. Dadurch erstreckt sich der Ringraum 13 in Umfangsrichtung um die Zentralachse 2.
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1 und 5: Das Anschlussbauteil 10 steht mit der Trägerplatte 3a im Kontakt. Den Durchgangslöchern 12b schließt sich radial außen eine ringflächige Kontaktzone 15 an, die durch den Kontakt der zwischen dem Anschlussbauteil 10 und dem Planetenträger 3 eingespannten Dichtung 18 mit der Trägerplatte 3a entsteht und die in der Darstellung nach 5 durch aneinander gereihte Kreuze symbolisiert ist. Die Dichtung 18 liegt an einer Seite der Trägerplatte 3a an, die von den Oberflächenabschnitten 12a der Sacklöcher 12 abgewandt ist und bildet dort die dichtende Kontaktzone 15 zwischen dem Anschlussbauteil 10 und dem Planetenträger 12. Die Kontaktzone 15 ist vorzugsweise an einer umfangsseitig durchgängig ebenflächigen glatten Ringfläche der Trägerplatte 3a ausgebildet. Die Kontaktzone 15 verläuft dabei rückseitig des Oberflächenabschnittes 12a, so dass diese entweder die Tangentenpunkte 19 aus axialer Richtung betrachtet überdeckt oder, wie in 5 dargestellt ist, radial innerhalb eines gedachten und durch die Tangentenpunkte 19 jedes Sacklochs 12 um die Zentralachse 2 gelegten Kreises 20 verläuft. Dadurch verläuft die Kontaktzone 15 radial auf gleicher Höhe mit einem Abschnitt der kreisringflächenförmigen Stirnfläche 4c des Planetenbolzens.
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1, 2, 3 und 5: Die Aufgabe der Schmiervorrichtung ist die Versorgung der Planetenlagerungen 5 mit Schmiermittel. Die Schmiervorrichtung besteht aus der Ringnut 14, Schmiermitteldurchführungen 16 und 17, aus dem Ringraum 13 mit dem Flächenabschnitt 3c, aus Schmierkanälen 7, Schmiermittelzuführungen 8 aus der Dichtung und aus der Kontaktzone 15 mit der Dichtung 18 bzw. mit dem Zahnrad. Mit Druck beaufschlagtes Schmiermittel oder durch Schwer- bzw. Fliehkraft bewegtes Schmiermittel wird aus der Ringnut 14 durch die als Schmiermitteldurchführung 17 agierenden Durchgangslöcher 9a in den Ringraum 13 hindurch geführt. Dabei kann der Druck auch durch Saugwirkung oder Fliehkraft erzeugt werden.
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Das Schmiermittel wird dabei von den Öffnungen der Schmiermitteldurchführungen
17 aus vornehmlich an einem leitflächenartigen Oberflächenabschnitt
10a des Zahnrades zu den Schmiermitteldurchführungen
16 geleitet. Der Oberflächenabschnitt
10a kann dabei mit einer Schmiermittelleitstruktur, wie z.B. Leitrippen, versehen sein. Jedes der Durchgangslöcher
12b bildet eine der Schmiermitteldurchführung
16. Durch die Fliehkräfte wird das Schmiermittel über die Schmiermittelleitstruktur durch die Schmiermitteldurchführungen
16 hindurch und in die Schmierkanäle
7 geführt. Jede der Längsbohrungen
4a bildet dabei einen Schmierkanal
7. Das Schmiermittel wird von den Schmierkanälen
7 aus über die als Querbohrungen
4b ausgeführten Schmiermittelzuführungen
8 der jeweiligen Planetenlagerung
5 zugeführt. Schmiermittel wird in dem Ringraum
13 gesammelt. Der Ringraum
13 ist in der Kontaktzone
15 radial nach außen hin, d.h., in Strömungsrichtung des Schmiermittels bei Fliehkraft oder Schwerkraft, abgedichtet. Als Dichtung dient entweder ein minimaler Spalt zwischen dem Anschlussbauteil
10 und der Kontaktzone
15 des Planetenträgers
2 oder, wie in
1 dargestellt ist, eine Dichtung
18. Bezugszeichen
| 1 | Planetentrieb | 17 | Schmiermitteldurchführung |
| 2 | Zentralachse | 18 | Dichtung |
| 3 | Planetenträger | 19 | Tangentenpunkt |
| 3a | Trägerplatte | 20 | gedachter Kreis |
| 3b | Trägerplatte | 21 | Kreislinie des Innenkreises |
| 3c | Flächenabschnitt | 22 | Planetenträger |
| 4 | Planetenbolzen | 22 | Randflächenabschnitt |
| 4a | Längsbohrung | 23 | Sitz |
| 4b | Querbohrung | 24 | Planetenbolzen |
| 4c | Stirnfläche | 24a | Stirnfläche |
| 5 | Planetenlagerung | 24b | Fase |
| 6 | Planetenrad | 25 | Nut |
| 7 | Schmierkanal | | |
| 8 | Schmiermittelzuführung | | |
| 9 | Nabe | | |
| 9a | Durchgangsloch | | |
| 9b | Oberflächenabschnitt | | |
| 10 | Anschlussbauteil | | |
| 10a | Oberflächenabschnitt | | |
| 11 | Wellendurchführung | | |
| 12 | Sackloch | | |
| 12a | Oberflächenabschnitt | | |
| 12b | Durchgangsloch | | |
| 12c | Innenkontur | | |
| 13 | Ringraum | | |
| 14 | Ringnut | | |
| 15 | Kontaktzone | | |
| 16 | Schmiermitteldurchführung | | |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009026704 A1 [0002, 0014]
