DE102018126033A1

DE102018126033A1 - Gear wheel assembly for a step planet of a planetary gear

Info

Publication number: DE102018126033A1
Application number: DE102018126033.4A
Authority: DE
Inventors: Boris Jurka; Marián Cintula; Martin Antálek; Michal Žácek; Ondrej Rybnikár
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zahnradverbund zur Bildung eines Stufenplaneten eines Planetengetriebes, umfassend ein erstes Zahnrad (1), das über eine Steckverzahnung aufweisende lösbare Wellenverbindungsmittel koaxial an einem benachbarten zweiten Zahnrad (2) befestigt ist, das einen von ersten Zahnrad (1) verschiedenen Durchmesser aufweist, wobei die Wellenverbindungsmittel eine separate Verbindungswelle (3) umfassen, die mit einem dem ersten Zahnrad (1) zugeordneten ersten Keilverzahnungsabschnitt (4) sowie einem dem zweiten Zahnrad (2) zugeordneten koaxialen zweiten Keilverzahnungsabschnitt (5) versehen ist, wobei der erste Keilverzahnungsabschnitt (4) mit einer ersten Kerbverzahnung (6) einer ersten zentralen Durchgangsbohrung (8) seitens des ersten Zahnrades (1) und der zweite Keilverzahnungsabschnitt (5) mit einer zweiten Kerbverzahnung (7) einer zweiten zentralen Durchgangsbohrung (9) seitens des zweiten Zahnrades (2) nach Art einer zweifach formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung zusammenwirkt.

The invention relates to a gearwheel assembly for forming a step planet of a planetary gear, comprising a first gearwheel (1) which is fastened coaxially to a neighboring second gearwheel (2) having detachable shaft connecting means which have a spline toothing and which has a diameter different from that of the first gearwheel (1) , wherein the shaft connecting means comprise a separate connecting shaft (3) which is provided with a first spline section (4) associated with the first gear (1) and a coaxial second spline section (5) associated with the second gear (2), the first spline section (5), 4) with a first serration (6) of a first central through hole (8) on the part of the first gear (1) and the second spline section (5) with a second serration (7) of a second central through hole (9) on the part of the second gear (2 ) in the manner of a double positive shaft-hub connection interacts.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahnradverbund zur Bildung eines Stufenplaneten eines Planetengetriebes, umfassend ein erstes Zahnrad, das über eine Steckverzahnung aufweisende lösbare Wellenverbindungsmittel koaxial an einem benachbarten zweiten Zahnrad befestigt ist, das einen vom ersten Zahnrad verschiedenen Durchmesser aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Planetengetriebe mit mehreren Stufenplaneten zur Leistungsübertragung, die jeweils als Zahnradverbund der vorstehend angegebenen Art ausgebildet sind.The present invention relates to a gearwheel assembly for forming a stepped planet of a planetary gear, comprising a first gearwheel which is fastened coaxially to a neighboring second gearwheel by means of detachable shaft connecting means which have a spline, and which has a diameter different from the first gearwheel. Furthermore, the invention also relates to a planetary gear with a plurality of step planets for power transmission, each of which is designed as a gearwheel assembly of the type specified above.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Insbesondere in Kraftfahrzeuggetrieben, wie Hybridantrieb-Getrieben, Differentialgetrieben oder Automatikgetrieben, kommen Planetengetriebeanordnungen mit und ohne Hohlrad zur Anwendung, welche mit den hier interessierenden Stufenplaneten bestückt sind. Durch Stufenplaneten können beispielsweise an sich bekannte schaltbare Planetengetriebe konstruiert werden, mit welchen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse darstellbar sind.The field of application of the invention extends primarily to motor vehicle technology. In particular in motor vehicle transmissions, such as hybrid drive transmissions, differential transmissions or automatic transmissions, planetary gear arrangements with and without a ring gear are used, which are equipped with the planetary gear of interest here. Stepped planetary gears, for example, can be used to construct switchable planetary gears known per se, with which different transmission ratios can be represented.

Die DE 10 2016 221 705 A1 offenbart einen Zahnradverbund aus zwei schrägverzahnten Zahnrädern unterschiedlichen Durchmessers. Die beiden Zahnräder sind über eine Welle-Nabe-Verbindung unlösbar miteinander verbunden. Dabei ist das erste Zahnrad einteilig mit einer Nabe ausgebildet, die axial in Richtung der Rotationsachse über das Zahnrad hinaussteht. Das zweite Zahnrad weist innen eine zylindrische Ausnehmung auf, mit der das Zahnrad auf die Nabe aufgeschoben wird. Eine an der Welle-Nabe-Verbindung ausgebildete Fuge ist zylindrisch und durch eine Übergangs- oder Presspassung zwischen der Nabe und der sich der Ausnehmung anschließenden Wandung des zweiten Zahnrades gebildet.The DE 10 2016 221 705 A1 discloses a gear combination of two helical gears of different diameters. The two gears are permanently connected to each other via a shaft-hub connection. The first gear is formed in one piece with a hub which projects axially in the direction of the axis of rotation beyond the gear. The inside of the second gear wheel has a cylindrical recess with which the gear wheel is pushed onto the hub. A joint formed on the shaft-hub connection is cylindrical and is formed by a transition or interference fit between the hub and the wall of the second gearwheel which adjoins the recess.

Die zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad im aufgesteckten Zustand ausgebildete Fuge ist ausgehend von der Stirnseite radial mit einer ringnutförmigen Aussparung erweitert. Im Bereich der Fuge ist eine Schweißverbindung zwischen den beiden Zahnrädern eingebracht, die innerhalb der Fuge zwischen dem Material der Nabe und dem zweiten Zahnrad verläuft. Dank der sich hieran anschließenden ringnutförmigen Aussparung steht die Schweißnaht axial hinter der Stirnseite des Zahnrades zurück.The joint formed between the first gearwheel and the second gearwheel in the plugged-on state is expanded radially from the end face with an annular groove-shaped recess. In the area of the joint, a welded connection is introduced between the two gear wheels, which runs inside the joint between the material of the hub and the second gear wheel. Thanks to the adjoining annular groove-shaped recess, the weld seam is axially behind the end face of the gear.

Durch diese technische Lösung wird eine stoffschlüssig feste Verbindung zwischen zwei Zahnrädern zur Bildung eines Zahnradverbundes geschaffen. Ein Austausch eines einzelnen Zahnrades des Zahnradverbundes ist nach der Herstellung nicht mehr möglich.This technical solution creates a firmly bonded connection between two gear wheels to form a gear wheel assembly. An exchange of a single gear of the gear assembly is no longer possible after manufacture.

Die DE 10 2016 223 098 A1 offenbart demgegenüber eine gattungsgemäße technische Lösung für einen Zahnradverbund, bei welchem zwei Zahnräder lösbar miteinander verbunden sind, um beispielsweise einen Stufenplaneten für ein Planetengetriebe zu bilden. Dabei ist ein erstes Zahnrad mit einer ersten Verbindungsverzahnung und ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Verbindungsverzahnung versehen. Beide Zahnräder sind über ineinandergreifende Zähne der Verbindungsverzahnungen in Richtung um die Rotationsachse des Zahnradverbunds mit einer formschlüssigen Verbindung verbunden. Die Verbindungsverzahnung wird in Fortführung einer Schrägverzahnung eines kleineren der beiden Zahnräder gebildet. Es wird hierdurch eine Art Steckverzahnung geschaffen, welche im montierten Zustand mittels Sprengring gesichert ist.The DE 10 2016 223 098 A1 In contrast, discloses a generic technical solution for a gearwheel assembly, in which two gearwheels are detachably connected to one another, for example to form a stepped planet for a planetary gear. A first gearwheel is provided with a first connection toothing and a second gearwheel is provided with a second connection toothing. Both gearwheels are connected to one another by means of interlocking teeth of the connecting teeth in the direction about the axis of rotation of the gearwheel assembly with a positive connection. The connecting toothing is formed in continuation of a helical toothing of a smaller one of the two gearwheels. This creates a type of spline, which is secured in the assembled state by means of a snap ring.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zahnradverbund der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln ein flexibler Austausch aller im Zahnradverbund verwendeten Zahnräder ermöglicht wird.It is the object of the present invention to further improve a gearwheel assembly of the generic type in such a way that a flexible exchange of all gearwheels used in the gearwheel assembly is made possible with simple technical means.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Zahnradverbund gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of a gearwheel assembly in accordance with the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims represent advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine separate Verbindungswelle vorgesehen ist, die mit einem dem ersten Zahnrad zugeordneten ersten Keilverzahnungsabschnitt sowie einem dem zweiten Zahnrad zugeordneten koaxialen zweiten Keilverzahnungsabschnitt versehen ist, wobei der erste Keilverzahnungsabschnitt mit einer ersten Kerbverzahnung einer ersten zentralen Durchgangsbohrung seitens des ersten Zahnrades und der zweiten Keilverzahnungsabschnitt mit einer zweiten Kerbverzahnung einer zweiten zentralen Durchgangsbohrung seitens des zweiten Zahnrades zusammenwirkt, so dass insgesamt eine zweifach formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung geschaffen wird.The invention includes the technical teaching that a separate connecting shaft is provided, which is provided with a first spline section assigned to the first gear and a coaxial second spline section assigned to the second gear, the first spline section having a first serration on the part of a first central through-bore first gear and the second spline section cooperates with a second serration of a second central through hole on the part of the second gear, so that overall a double positive shaft-hub connection is created.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die Zahnräder, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen, in einfacher Weise einzeln demontierbar sind, um diese auszutauschen, ohne dass der gesamte Zahnradverbund zu tauschen ist. Die auf einer Kerbverzahnung basierende Welle-Nabe-Verbindung ist vorzugsweise gegenüber dem Zahnprofil mit einer feineren Verzahnung ausgeführt, um die Drehmomente innerhalb des Zahnradverbunds formschlüssig zu übertragen. Die Zentrierung von Welle und Nabe erfolgt automatisch über die Zahnflanken, deren Profil vorzugsweise gerade, also nicht evolventisch, verläuft.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the gear wheels, which have different diameters, can be individually dismantled in a simple manner in order to replace them, without the entire gear wheel assembly having to be exchanged. The shaft-hub connection, which is based on a serration, is preferably made with a finer toothing than the tooth profile, in order to transmit the torques within the gearwheel assembly in a form-fitting manner. The shaft and hub are centered automatically via the tooth flanks, the profile of which is preferably straight, ie not involute.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verbindungswelle zwischen dem ersten Keilverzahnungsabschnitt und dem zweiten Keilverzahnungsabschnitt mit einem eine axiale Distanz zwischen den Zahnrädern bildenden Anschlagabschnitt versehen ist, dessen Durchmesser größer als die Durchmesser des ersten und zweiten Keilverzahnungsabschnittes ausgebildet ist. Denn der erste und zweite Keilverzahnungsabschnitt sollte vorzugsweise mit gleichem Durchmesser ausgebildet sein, um einen hohen Grad an Austauschbarkeit von Zahnrädern unterschiedlichen Durchmessers an derselben Welle nach Art eines Baukastenprinzips zu ermöglichen. Über die Breite des mittleren Anlageabschnitts der Verbindungswelle lässt sich konstruktiv eine optimale Zahneingriffsgeometrie mit benachbarten Zahnrädern gestalten. According to a preferred embodiment of the invention it is proposed that the connecting shaft between the first spline section and the second spline section is provided with a stop section forming an axial distance between the gear wheels, the diameter of which is larger than the diameter of the first and second spline section. This is because the first and second spline section should preferably be of the same diameter in order to enable a high degree of interchangeability of gearwheels of different diameters on the same shaft in the manner of a modular principle. The design of the optimal meshing geometry with adjacent gear wheels can be designed over the width of the middle contact section of the connecting shaft.

Die Verbindungswelle sollte vorzugsweise als eine Hohlwelle ausgebildet sein, um eine möglichst leichte und beanspruchungsgerechte Konstruktion zu erzielen.The connecting shaft should preferably be designed as a hollow shaft in order to achieve a construction that is as light and stress-resistant as possible.

Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Verbindungswelle seitens der distalen Enden außenradiale Umfangsnuten für die Aufnahme je eines zugeordneten Sprengrings zur Sicherung der montierten Stellung des ersten und des zweiten Zahnrades aufweist. Ein derart außenumfänglich montierter Sprengring ist leicht zugänglich und ermöglicht eine einfache Montage und Demontage eines Zahnrades des Zahnradverbundes, auch in dessen eingebautem Zustand.According to a measure which further improves the invention, it is proposed that the connecting shaft have outer radial circumferential grooves on the part of the distal ends for receiving an associated snap ring each for securing the assembled position of the first and second gearwheels. Such a snap ring mounted around the outside is easily accessible and enables simple assembly and disassembly of a gear of the gear assembly, even in its installed state.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die beiden Zahnräder innerhalb der zentralen Durchgangsbohrungen mit innenradialen Umfangsnuten für die Aufnahme je eines zugeordneten Sprengrings zur Sicherung der montierten Stellung an der Verbindungswelle versehen sind. Diese Ausführungsform mit insoweit innenliegenden Sprengringen eignet sich insbesondere für Bauformen, bei denen eine möglichst kurze Verbindungswelle gefordert ist.According to an alternative embodiment, it is proposed that the two gear wheels within the central through bores are provided with inner radial circumferential grooves for receiving an associated snap ring each to secure the assembled position on the connecting shaft. This embodiment with snap rings located on the inside is particularly suitable for designs in which the shortest possible connecting shaft is required.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Zahnradverbunds zur Bildung eines Stufenplaneten,
2 einen Längsschnitt durch den Zahnradverbund gemäß 1 im montierten Zustand, und
3 einen Längsschnitt durch einen Zahnradverbund in anderer Ausführungsform der Erfindung im montierten Zustand.

Further measures improving the invention are shown below together with the description of preferred exemplary embodiments with reference to the figures. Show it:

1 1 shows an exploded perspective view of a gearwheel assembly to form a stepped planet,
2nd a longitudinal section through the gear assembly 1 in the assembled state, and
3rd a longitudinal section through a gear assembly in another embodiment of the invention in the assembled state.

Gemäß 1 besteht der Zahnradverbund zur Bildung eines Stufenplaneten für ein - hier nicht weiter dargestelltes - Planetengetriebe aus einem ersten Zahnrad 1, das per Steckverzahnung koaxial an einem benachbarten zweiten Zahnrad 2 befestigt ist. Das erste Zahnrad 1 weist einen größeren Durchmesser als das zweite Zahnrad 2 auf. Die eine Steckverzahnung realisierenden Wellenverbindungsmittel umfassen eine separate Verbindungswelle 3, die mit einem dem ersten Zahnrad 1 zugeordneten ersten Keilverzahnungsabschnitt 4 sowie einem dem zweiten Zahnrad 2 zugeordneten koaxialen zweiten Keilverzahnungsabschnitt 5 versehen ist. Der erste Keilverzahnungsabschnitt 4 ist mit einer ersten Kerbverzahnung 6 einer ersten zentralen Durchgangsbohrung 8 seitens des ersten Zahnrades 1 verbunden. Der zweite Keilverzahnungsabschnitt 5 ist mit einer zweiten Kerbverzahnung 7 einer zweiten zentralen Durchgangsbohrung 9 seitens des zweiten Zahnrades 2 verbunden. Insgesamt entsteht eine Art zweifache formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung.According to 1 the gearwheel assembly to form a stepped planet for a planetary gear (not shown here) consists of a first gearwheel 1 , which is coaxial with a neighboring second gear 2nd is attached. The first gear 1 has a larger diameter than the second gear 2nd on. The shaft connecting means realizing a spline comprise a separate connecting shaft 3rd that with a the first gear 1 associated first spline section 4th and a second gear 2nd associated coaxial second spline section 5 is provided. The first spline section 4th is with a first serration 6 a first central through hole 8th on the part of the first gear 1 connected. The second spline section 5 is with a second serration 7 a second central through hole 9 on the part of the second gear 2nd connected. Overall, a kind of double positive shaft-hub connection is created.

Die Verbindungswelle 3 weist ferner zwischen dem ersten Keilverzahnungsabschnitt 4 und dem zweiten Keilverzahnungsabschnitt 5 einen zylindrischen Anschlagabschnitt 10 auf, der eine axiale Distanz zwischen den beiden Zahnrädern 1 und 2 im montierten Zustand gewährleistet. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser des Anschlagabschnitts 10 größer als die Durchmesser der beiden Keilverzahnungsabschnitte 4 und 5.The connecting shaft 3rd also points between the first spline section 4th and the second spline section 5 a cylindrical stop section 10th on the an axial distance between the two gears 1 and 2nd guaranteed in the assembled state. For this purpose, the diameter of the stop section 10th larger than the diameter of the two spline sections 4th and 5 .

Gemäß 2 ist die Verbindungswelle 3 als Hohlwelle ausgebildet und weist seitens der distalen Enden außenradiale Umfangsnuten 12 und 13 auf. Die beiden Umfangsnuten 12 und 13 dienen der Aufnahme je eines zugeordneten Sprengrings 13 und 14. Die beiden Sprengringe 13 und 14 sichern die montierte Stellung der beiden Zahnräder 1 und 2 im aufgesteckten Zustand auf der Verbindungswelle 3.According to 2nd is the connecting shaft 3rd formed as a hollow shaft and has outer radial circumferential grooves on the part of the distal ends 12th and 13 on. The two circumferential grooves 12th and 13 are used to hold an assigned snap ring 13 and 14 . The two snap rings 13 and 14 secure the assembled position of the two gears 1 and 2nd when attached to the connecting shaft 3rd .

Die 3 veranschaulicht eine demgegenüber andere Ausführungsform, bei der die beiden Zahnräder 1 und 2 mit innenradialen Umfangsnuten 15 und 16 seitens der beiden Wellenenden ausgestattet sind. Die beiden innenradialen Umfangsnuten 15 und 16 dienen der Aufnahme je eines zugeordneten innenliegenden Sprengrings 17 bzw. 18 zur Sicherung der montierten Stellung der beiden Zahnräder 1 und 2 an der Verbindungswelle 3'.The 3rd illustrates a different embodiment in contrast, in which the two gears 1 and 2nd with internal radial circumferential grooves 15 and 16 are equipped on the part of the two shaft ends. The two inner radial circumferential grooves 15 and 16 serve to accommodate an assigned internal snap ring 17th respectively. 18th to Securing the assembled position of the two gears 1 and 2nd on the connecting shaft 3 ' .

Sämtliche Einzelteile der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind aus Stahlmaterial hergestellt, wobei insbesondere die Verbindungswelle 3 durch Spanen gefertigt und gehärtet ist.All individual parts of the exemplary embodiments described above are made of steel material, in particular the connecting shaft 3rd is machined and hardened.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beiden vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, andere lösbare Befestigungsmittel als Sprengringe zur Sicherung der montierten Stellung der beiden Zahnräder auf der Verbindungswelle zu verwenden, beispielsweise basierend auf einer Verschraubung oder dergleichen.The invention is not limited to the two preferred exemplary embodiments described above. Rather, modifications thereof are also conceivable, which are also included in the scope of protection of the following claims. For example, it is also possible to use detachable fastening means other than snap rings to secure the assembled position of the two gear wheels on the connecting shaft, for example based on a screw connection or the like.

BezugszeichenlisteReference list

11: erstes Zahnradfirst gear
22nd: zweites Zahnradsecond gear
33rd: VerbindungswelleConnecting shaft
44th: erster Keilverzahnungsabschnittfirst spline section
55: zweiter Keilverzahnungsabschnittsecond spline section
66: erste Kerbverzahnungfirst serration
77: zweite Kerbverzahnungsecond serration
88th: erste zentrale Durchgangsbohrungfirst central through hole
99: zweite zentrale Durchgangsbohrungsecond central through hole
1010th: AnschlagabschnittStop section
1111: erste außenradiale Umfangsnutfirst outer radial circumferential groove
1212th: zweite außenradiale Umfangsnutsecond outer radial circumferential groove
1313: erster Sprengringfirst snap ring
1414: zweiter Sprengringsecond snap ring
1515: erste innenradiale Umfangsnutfirst inner radial circumferential groove
1616: zweite innenradiale Umfangsnutsecond inner radial circumferential groove
1717th: erster innenliegender Sprengringfirst internal snap ring
1818th: zweiter innenliegender Sprengringsecond internal snap ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016221705 A1 [0003]
DE 102016223098 A1 [0006]

Claims

Gearwheel assembly for forming a step planet of a planetary gear, comprising a first gearwheel (1) which is fastened coaxially to a neighboring second gearwheel (2), which has a spline having detachable shaft connection means and which has a diameter different from that of the first gearwheel (1), characterized in that that the shaft connecting means comprise a separate connecting shaft (3) which is provided with a first spline section (4) assigned to the first gear (1) and a coaxial second spline section (5) assigned to the second gear (2), the first spline section (4 ) with a first serration (6) of a first central through hole (8) on the part of the first gear (1) and the second spline section (5) with a second serration (7) of a second central through hole (9) on the part of the second gear (2) in the manner of a double positive shaft-hub connection z interacts.

Gear assembly after Claim 1 , characterized in that the connecting shaft (3) between the first spline section (4) and the second spline section (5) is provided with a stop section (10) forming an axial distance between the gear wheels (1, 2), the diameter of which is larger than that Diameter of the first and second spline section (4, 5) is formed.

Gear assembly after Claim 1 , characterized in that the first spline section (4) and the second spline section (5) are of the same diameter.

Gear assembly after Claim 1 , characterized in that the connecting shaft (3) is designed as a hollow shaft.

Gear assembly after Claim 1 , characterized in that the connecting shaft (3) on the part of the distal ends has outer radial circumferential grooves (11, 12) for receiving an associated snap ring (13; 14) to secure the assembled position of the first and second gearwheels (1, 2).

Gear assembly after Claim 1 , characterized in that the two gear wheels (1, 2) within the central through bores (8, 9) with inner radial circumferential grooves (15, 16) for receiving an associated snap ring (17; 18) each to secure the assembled position on the connecting shaft (3 ') are provided.

Gear assembly after Claim 1 , characterized in that the connecting shaft (3) and the first and second gear (1, 2) are made of a hardened and tempered steel material by machining.

Planetary gear with multiple planetary stages for power transmission, which are each designed as a gear assembly according to one of the preceding claims.