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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzial, mit einem Planetenträger, der mit einem Lager drehfest verbunden ist und Löcher für Planetenbolzen und Verbindungsniete besitzt, wobei aus dem Material des Planetenträgers jedes Loch vollständig umgebende Lochlaibungen ausgebildet sind, wobei das Lager einen Lagerring aufweist, zumindest ein Bereich eines inneren Randes des Planetenträgers radial weiter außen als der Außenrand der Verzahnung eines Sonnenrades angeordnet ist und der Planetenträger zwei Planetenträgerhälften besitzt.
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Aus der
DE 10 2012 206 449 A1 ist ein modifizierter Lagerinnenring zur Zentrierung eines Planetenträgers bekannt. Diese Offenlegungsschrift offenbart ein Planetengetriebe, wie ein Differenzialgetriebe, mit einem Planetenträger, an dem Planetenräder drehbar angebunden sind, welche mit zumindest einem Sonnenrad in kämmendem Eingriff stehen, wobei der Planetenträger mit einem Antriebsrad, wie einem außenverzahnten Hohlrad, verbindbar ist, wobei ferner ein Lager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring, wie ein Wälzlager, den Planetenträger in einem ortsfesten Gehäuse, wie einem Getriebegehäuse, axial und/oder radial positionsbestimmend drehbar lagert, wobei der Lageraußenring mit dem Planetenträger drehfest verbunden ist und der Lagerinnenring mit dem ortsfesten Gehäuse verbunden ist.
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Die
DE 10 2007 004 710 A1 offenbart ein Stirnraddifferenzial mit einem als Summenwelle ausgebildeten und um eine längs ausgerichtete Drehachse drehbaren Gehäuse und mit wenigstens drei um die Drehachse umfangsseitig zueinander beabstandeten Planetenrädern und mit einem Antriebsrad an dem Gehäuse, wobei das Gehäuse zumindest aus zwei aneinander befestigten Gehäuseabschnitten gebildet ist, jedes der Planetenräder längs beidseitig in den Gehäuseabschnitten gelagert ist, wenigstens einer der Gehäuseabschnitte topfförmig ausgebildet ist, wobei der Gehäuseabschnitt aus einem Topf mit einem gehäusestirnseitigen Boden aus einer vom Boden abgehenden und um die Drehachse verlaufenden Wand gebildet ist.
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Aus der
DE 10 2013 202 089 A1 ist ein Differentialgetriebe bekannt, mit einem Umlaufträger, einer Umlaufträgereinrichtung zur Lagerung des Umlaufträgers zum Umlauf um eine Umlaufachse, einem ersten Abtriebssonnenrad, das achsgleich zur Umlaufachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsverzahnung bildet, einem zweiten Abtriebssonnenrad, das ebenfalls achsgleich zur Umlaufachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsverzahnung bildet, und einer Umlaufplanetenanordnung, die als solche die ersten und zweiten Abtriebssonnenräder gegensinnig drehbar getrieblich koppelt. An wenigstens einem der Abtriebssonnenräder ist ein Ringtellerelement angesetzt, das als solches eine Führungsstruktur bildet, über welche das entsprechende Abtriebssonnenrad radial in dem Umlaufträger drehbar abgestützt ist.
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Das aus dem Stand der Technik bekannte Planetengetriebe hat jedoch den Nachteil, dass es nicht, bzw. nur mit großem Aufwand, und in der Regel nicht zerstörungsfrei wieder zerlegt werden kann. Des Weiteren werden im Stand der Technik zur Sicherung der Planetenbolzen separate Teile, wie bspw. Hülsen, benötigt. Hieraus ergeben sich höhere Produktionskosten.
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Ferner sind die aus dem Stand der Technik bereits bekannten Planetengetriebe durch den Außendurchmesser (bzw. den Kopfkreisdurchmesser) des Antriebsrades in ihrer äußeren Dimension festgelegt. Das bedeutet, dass Änderungen in der Bauweise nur insofern vorgenommen werden können, wenn sie keine Veränderung, insbesondere keine Vergrößerung des Außendurchmessers des Antriebsrades bewirken bzw. zur unmittelbaren Folge haben. Das bedeutet, dass der vorhandene bzw. verfügbare Bauraum für die Planetengetriebe klar begrenzt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern und insbesondere ein Stirnraddifferenzial vorzusehen, welches eine zerstörungsfreie Demontage der Sonnenräder ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Stirnraddifferenzial dadurch gelöst, dass die inneren Ränder der Planetenträgerhälften in Radialrichtung zueinander versetzt sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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Hierbei ist es von Vorteil, wenn der gesamte innere Rand des Planetenträgers radial weiter außen als der Außenrand der Verzahnung des Sonnenrades angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, das Sonnenrad nach der Montage der Planetenräder an den Planetenträger zu montieren, sowie dieses zerstörungsfrei auch wieder demontieren zu können.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zwei unterschiedlich große Sonnenräder eingesetzt sind. Dadurch wird die Montage vereinfacht, die gleiche Übersetzung wird hierbei durch eine Profilverschiebung der entsprechenden Planetenräder realisiert.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn der eine innere Rand oder beide inneren Ränder im Durchmesser größer als der Kopfkreisdurchmesser des größeren der beiden Sonnenräder ausgelegt ist / sind.
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Von Vorteil ist es, wenn je ein Lagerring oder je ein Trägerteil eine Planetenträgerhälfte und Wälzkörper des Lagers kontaktiert. So können das Lager und das Trägerteil, welche beide zur Lagerung und Positionierung des Planetenträgers benötigt werden, beispielsweise integral / einstückig, oder als zwei separate Teile ausgeführt sein, wobei das Trägerteil bspw. einen der Lagerringe des Lagers ersetzen kann.
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Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Lagerring oder das Trägerteil napfförmig ausgebildet ist. Die Napfform kann beispielweise durch Tiefziehen sehr einfach und kostengünstig realisiert werden.
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Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Lagerring oder das Trägerteil tiefgezogen ausgebildet ist. Tiefziehen ist ein kostengünstiges Herstellungsverfahren, weshalb so Produktionskosten / Herstellungskosten reduziert werden können.
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Für einen tiefgezogenen Lagerring oder Trägerteil ist es von Vorteil, wenn der Lagerring oder das Trägerteil als Blechbauteil ausgebildet ist.
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Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Lagerring oder das Trägerteil einsatzgehärtet sind. Durch die Einsatzhärtung bekommt das Material des Lagerrings oder des Trägerteils eine zusätzliche Härte, die bspw. vor Abrieb schützt, wodurch die Lebensdauer des Lagerrings und / oder des Trägerteils erhöht werden kann.
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Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Hülse oder ein verlängerter Außenring als ein axialer Anschlag für die Planetenbolzen integral bereitgestellt wird. Somit können Kosten reduziert werden, da der axiale Anschlag kein separates Bauteil mehr benötigt. Ein Verhältnis des Kopfkreisdurchmessers des Hohlrads zu zweimal der Distanz von den Planetenbolzen zu einer Rotationsachse des Hohlrads ist hierbei kleiner gleich 1,8 und größer gleich 1,5. Ein Verhältnis der doppelten Distanz von einem Planetenbolzen zur Rotationsachse des Hohlrads zu dem Außendurchmesser eines Lageraußenrings ist kleiner als 1,2.
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Dadurch ist der gesamte Durchmesser des Differenzials durch den Durchmesser des Hohlrades charakterisiert. Darüber hinaus dient das Hohlrad (Antriebsrad) als Lagerstruktur der Trägerplatten bzw. Planetenträgerhälften. Die Trägerplatten werden über den Innenrand des Hohlrads auf Abstand gehalten. Die Platten und das Hohlrad sind über Schweißverbindungen, wie bspw. Schweißpunkte oder Schweißnähte miteinander verbunden.
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Somit ist durch die vorliegende Erfindung eine sehr kompakte Ausgestaltung des Differenzials möglich, welche weniger Radialraum (keine Abstandshalter für die Trägerstruktur) benötigt. Die Hüllkreise der Zähne können somit radial bis zu den Grenzen verkleinert werden.
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Des Weiteren kann man sagen, dass das Differenzial gemäß der Erfindung eine Befestigungsstruktur bzw. Montagestruktur einer vorab zusammengebauten Trägereinheit mit Planetenrädern, aber ohne Sonnenräder vorsieht. Hierbei ist der Innendurchmesser des Trägers zumindest ein bisschen größer als der Außendurchmesser der Sonnenräder, damit das Sonnenrad in die Einheit eingebaut und aus dieser auch wieder ausgebaut werden kann. Dafür werden die Abdeckungen in das Loch der Platte jeweils mittels einer Spielpassung eingesetzt.
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Dies kann verursachen, dass die Abdeckung bzw. das Trägerteil in den Platten rotiert. Der Abstand der Planetenbolzen von der Rotationsachse des Hohlrads des inneren Planetenradsatzes ist so gering, dass der (Planeten-)Träger Einfassungen / Lochlaibungen vorsehen muss, die die Lagerlöcher der Planetenbolzen umgeben. Diese Einfassungen / Lochlaibungen interferieren mit dem Außendurchmesser der des Trägerteils. Daher weist das Trägerteil Vertiefungen / Rücksprünge / Wannen / Taschen auf, welche an die Einfassungen / Lochlaibungen angepasst sind, sodass die Einfassungen und die Vertiefungen das Verdrehen des Trägerteils verhindern.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine ausschnittsweise Längsschnittansicht eines Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Draufsicht des Planetengetriebes aus 1 entlang der Linie II-II;
- 3 eine Draufsicht des Planetengetriebes aus 1 entlang der Linie III-III; und
- 4 eine Draufsicht eines Trägerteils.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
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1 zeigt ausschnittsweise eine Längsschnittansicht eines Planetengetriebes 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Planetengetriebe 1 weist zwei Planetenrädersätze auf, welche aus einem Planetenträger, umfassend zwei Planetenträgerhälften 2, 3, mit mehreren Planetenrädern 4 bzw. 5, die jeweils über einen Planetenbolzen 6 an der jeweiligen Planetenträgerhälfte 2, 3 drehbar angebunden sind, aufgebaut sind. Die Planetenräder 4 stehen hierbei mit einem Sonnenrad 7 in kämmendem Eingriff, und die Planetenräder 5 mit einem Sonnenrad 8. Die Sonnenräder 7, 8 liegen bezogen auf das Planetengetriebe 1 radial weiter innen als die Planetenräder 4, 5. Radial weiter außen als die Planetenräder 4, 5 befindet sich ein Antriebsrad 9 in Form eines außenverzahnten Hohlrads 10, welches über Schweißverbindungen 11 bzw. 12 mit der jeweiligen Planetenträgerhälfte 2, 3 drehfest verbunden ist, wodurch eine Drehmomentübertragung realisiert wird.
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Die Planetenträgerhälften 2, 3 werden jeweils über ein Lager 13 bzw. 14 in einem ortsfesten Gehäuse (nicht gezeigt) axial und/oder radial positionsbestimmt drehbar gelagert. Hierbei wird jeweils ein Trägerteil 15 bzw. 16 als Lageraufnahme eingesetzt, welches eine drehfeste Verbindung zwischen der Planetenträgerhälfte 2, 3 und dem entsprechenden Lager 13, 14 ermöglicht. Das Trägerteil 15 bzw. 16 verfügt über einen axialen Anschlag 17, 18, welcher jeweils in Form eines vollständig umlaufenden Absatzes 19 bzw. 20 ausgebildet ist. Dieser Anschlag dient als axiale Sicherung für den jeweiligen Planetenbolzen 6.
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Das Trägerteil 15 bzw. 16 kann hierbei, wie in 1 gezeigt, einen zweistufig ausgeführten Absatz 19 bzw. 20 aufweisen, welcher zusätzlich zur Sicherung des Planetenbolzens 6 auch als axiale Positionierung / Festlegung für die jeweilige Planetenträgerhälfte 2, 3 dient.
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Das Trägerteil 15 bzw. 16 ist als ein tiefgezogenes Blechbauteil ausgebildet, welches eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweist. Das Trägerteil 15 bzw. 16 hat einen Innendurchmesser d1 und einen Außendurchmesser D1 (siehe auch 4). Am Innendurchmesser d1 weist das Trägerteil 15, 16 einen inneren Flanschabschnitt 21, 22 auf, der als Kontaktfläche bzw. Anlagefläche zu dem jeweiligen Sonnenrad 7, 8 dient. An dem Außendurchmesser D1 des Trägerteils 15, 16 ist ein äußerer Flanschabschnitt 23, 24 ausgebildet, der in Axialrichtung parallel zu einer Rotationsachse A des Planetengetriebes 1 gesehen, zu einem Hauptkörper 25, 26 des Trägerteils 15, 16 über einen vollständig umlaufenden Absatz nach außen versetzt ausgebildet ist. Dieser Flanschabschnitt 23 bzw. 24 dient, wie in 1 gezeigt, als Lageraufnahme für das jeweilige Lager 13, 14.
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Aus 4 wird ersichtlich, dass das Trägerteil 15, 16 mehrere, vorzugsweise über den Umfang gleichverteilte, gezogene Taschen 27 aufweist, die unter anderem der Drehmomentübertragung zwischen der jeweiligen Planetenträgerhälfte 2, 3 und dem entsprechenden Trägerteil 15, 16 dienen.
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Mit Bezug zurück zu 1 ist zu erkennen, dass der Planetenbolzen 6 als ein Hohlbolzen 28 ausgebildet ist, welcher eine Wandung 29 mit konstanter Dicke aufweist. Ein Innendurchmesser der Wandung 29 schließt dabei bündig mit einer umlaufenden Oberfläche 30, 31 des äußeren Flanschabschnittes 23 bzw. 24 ab.
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Der axiale Anschlag 17, 18 wird hierbei in Form eines abgestreckten Bereichs 32, 33 bzw. Verjüngung ausgebildet, welcher durch eine Ziehstufe erreicht werden kann. Im Bereich der Taschen 27 (siehe 4) kann das Trägerteil 15 bzw. 16 angelassen und/oder gehärtet sein, um Abrieb und daraus resultierendes vorzeitiges Versagen bzw. Austauschen des Bauteils zu reduzieren bzw. zu verhindern.
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Das Sonnenrad 7 bzw. 8 weist die gleiche Zähnezahl auf wie die Planetenräder 4 bzw. 5, um eine gleiche Übersetzung zu gewährleisten. Damit hierbei die Planetenräder 4, 5 nicht miteinander kämmen, weist eins der Planetenräder (hier das Planetenrad 5, wie bspw. in 2 zu erkennen ist) längere Zähne auf, wodurch eine Profilverschiebung erzeugt wird. Somit ist sichergestellt, dass die Planetenräder 4 bzw. 5 der Planetenradsätze trotz einer sehr kompakten Bauweise nicht miteinander kämmen.
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Aus 1 ist zu erkennen, dass die Planetenträgerhälfte 2 bzw. 3 und das Trägerteil 15 bzw. 16 ebenfalls, wie auch schon der Planetenbolzen 6 und das Trägerteil 15, 16, über einen Formschluss miteinander verbunden sind. Der Formschluss ist hierbei vorzugsweise als Presssitz ausgebildet, wodurch ein relatives Verdrehen des Trägerteils 15, 16 und den Planetenträgerhälften 2, 3 verhindert wird. Somit ist das Trägerteil 15, 16 im Bereich für die Aufnahme der Planetenträgerhälften 2, 3 und des Planetenbolzens 6 zweistufig ausgebildet, und dient sowohl dem Planetenbolzen 6 als auch den Planetenträgerhälften 2, 3 als axiale Anlagefläche und somit zur Positionierung.
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Die in den 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform des Planetengetriebes 1 entspricht der eines Stirnraddifferenzials 34.
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Eine alternative beispielhafte Ausführungsform des Planetengetriebes 1 sieht vor, dass das Trägerteil 15 bzw. 16 mit einer Lauffläche versehen ist, auf der Wälzkörper 42 des Lagers 13, 14 abrollen sollen. Diese ist dann auf einer dem Lager 13, 14 zugewandten (inneren) umlaufenden Oberfläche des Trägerteils 15, 16 vorgesehen. In diesem Fall kann auf einen Lagerring 35, wie bspw. einen Lageraußenring 36 und/oder einen Lagerinnenring 37, verzichtet werden bzw. der Lagerring 35 kann integral mit dem Trägerteil 15, 16 ausgebildet sein. Hierbei kann das Trägerteil 15, 16 dann auch treffender als Lagerbauteil bezeichnet werden.
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In 2 bzw. 3 ist jeweils eine Draufsicht entlang der Linie II-II bzw. der Linie III-III dargestellt. 2 stellt somit eine Quasi-Seitenansicht des Planetengetriebes 1, in 1 von links gesehen, dar. 3 ist eine in 1 gesehene rechte Quasi-Seitenansicht des Planetengetriebes 1.
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Diese beiden Ansichten dienen der Verdeutlichung des Ineinanderkämmens der Planetenräder 4, 5 mit den jeweiligen Sonnenrädern 7 bzw. 8. In 2 ist zu erkennen, dass das Sonnenrad 7 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als das Sonnenrad 8. Daher weisen die Planetenräder 5 längere Zähne auf als die Planetenräder 4. Aus 2 und 3 wird ersichtlich, dass jedes der Planetenräder 4, 5 über jeweils einen Planetenbolzen 6 an den Planetenträgerhälften 2, 3 befestigt ist. Hierfür sind in den Planetenträgerhälften 2, 3 entsprechende Bohrungen 39 vorgesehen, in welche die Planetenbolzen 6 eingeschoben / eingesetzt / eingefügt werden können.
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Des Weiteren ist hier gut zu erkennen, dass die Planetenträgerhälften 2, 3 mittels mehrerer Verbindungsniete 38 zusätzlich zu dem Formschluss (siehe 1) mit dem Trägerteil 15, 16 verbunden bzw. an diesem befestigt sind. Hierfür sind ebenfalls Bohrungen 40 in den Planetenträgerhälften 2, 3 vorgesehen.
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Da die Planetenbolzen 6 und / oder die Verbindungsniete 38 teilweise sehr dicht am inneren Rand der jeweiligen Planetenträgerhälfte 2, 3 positioniert sind, sind in diesem Bereich Materialausbuchtungen, die nachfolgend als Lochlaibungen 41 bezeichnet werden, ausgebildet.
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Diese Lochlaibungen 41 erstrecken sich radial nach innen und sind in ihrer Form der Außenkontur der Bohrung 39, die sie zumindest teilweise umgeben, angepasst. Die Lochlaibungen 41 verhindern somit, dass das Material der jeweiligen Planetenträgerhälfte 2, 3 durch Belastungen, die auf den Planetenbolzen 6 und somit auf die Bohrung 39 während des Betriebs wirken, ausreißt.
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Im Zusammenbau greifen diese Lochlaibungen 41 formschlüssig in die Taschen 27 des jeweiligen Trägerteils 15, 16.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenträgerhälfte
- 3
- Planetenträgerhälfte
- 4
- Planetenrad
- 5
- Planetenrad
- 6
- Planetenbolzen
- 7
- Sonnenrad
- 8
- Sonnenrad
- 9
- Antriebsrad
- 10
- Hohlrad
- 11
- Schweißverbindung
- 12
- Schweißverbindung
- 13
- Lager
- 14
- Lager
- 15
- Trägerteil / Lagerbauteil
- 16
- Trägerteil / Lagerbauteil
- 17
- axialer Anschlag
- 18
- axialer Anschlag
- 19
- umlaufender Anschlag
- 20
- umlaufender Anschlag
- 21
- innerer Flanschabschnitt
- 22
- innerer Flanschabschnitt
- 23
- äußerer Flanschabschnitt
- 24
- äußerer Flanschabschnitt
- 25
- Hauptkörper
- 26
- Hauptkörper
- 27
- Tasche
- 28
- Hohlbolzen
- 29
- Wandung
- 30
- umlaufende Oberfläche
- 31
- umlaufende Oberfläche
- 32
- abgestreckter Bereich bzw. Verjüngung
- 33
- abgestreckter Bereich bzw. Verjüngung
- 34
- Stirnraddifferenzial
- 35
- Lagerring
- 36
- Lageraußenring
- 37
- Lagerinnenring
- 38
- Verbindungsniet
- 39
- Bohrung für Planetenbolzen
- 40
- Bohrung für Verbindungsniet
- 41
- Lochlaibung
- 42
- Wälzkörper
- A
- Rotationsachse
- d1
- Innendurchmesser
- D1
- Außendurchmesser
