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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch einen Planetentrieb für ein Fahrzeug mit dem Planetenträger sowie ein Set aus einer Mehrzahl von derartigen Planetenträgern.
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Planetengetriebe werden in Fahrzeugen oftmals im Antriebsstrang eingesetzt, um Antriebsmomente zu übersetzen, zu untersetzen, zu verteilen oder zusammenzuführen. Derartige Planetengetriebe weisen oftmals einen Planetenträger auf, welcher eine drehbare Basis für eine Mehrzahl von Planetenrädern bildet, welche in einem Teilkreisdurchmesser um eine Drehachse des Planetenträgers drehbar angeordnet sind. Die Planetenräder kämmen beispielsweise mit einem Hohlrad und/oder mit einem Sonnenrad.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 006 285 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ist ein Planetenträger bekannt, welcher zwei Halbschalen aufweist, wobei die Halbschalen Vertiefungen zeigen und wobei die zwei Halbschalen im Bereich der Vertiefungen über Verbindungsniete unmittelbar miteinander verbunden sind. Der daraus gebildete Planetenträger hat den Vorteil, dass eine hohe strukturelle Steifigkeit gebildet ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Planetenträger vorzuschlagen, welcher auch bei einer Vielzahl von Varianten fertigungsgerecht ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Planetenträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Planetentrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Set aus einer Mehrzahl von Planetenträgern mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Planetenträger, welche insbesondere für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Insbesondere bildet der Planetenträger ein drehmomentübertragendes Bauteil in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs. Das Fahrzeug und/oder der Antriebsstrang kann dabei basierend auf einem Verbrennungsmotor oder/und basieren auf einem Elektromotor und somit als ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder als ein Verbrennungsmotorfahrzeug ausgebildet sein. Der Planetenträger definiert eine Zentralachse, insbesondere rotiert der Planetenträger im Betrieb um die Zentralachse.
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Der Planetenträger weist zwei Trägerschalen auf, wobei die Trägerschalen axial versetzt in Bezug zu der Zentralachse und parallel zueinander angeordnet sind. Die Trägerschalen weisen jeweils Planetenradabschnitte und Verbindungsabschnitte auf. Insbesondere wechseln sich die Planetenradabschnitte und die Verbindungsabschnitte in Umlaufrichtung um die Zentralachse auf der jeweiligen Trägerschale ab.
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Der Planetenträger weist mehrere Planetenräder auf, wobei die Planetenräder in den Planetenradabschnitten angeordnet sind. In einem Planetenradabschnitt kann genau ein Planetenrad angeordnet sein, alternativ hierzu sind in dem Planetenradabschnitt jeweils zwei Planetenräder angeordnet, welche z.B. miteinander kämmen. Die Planetenräder sind vorzugsweise über Bolzen gelagert, wobei die Bolzen in den Trägerschalen in dem jeweiligen Planetenradabschnitt festgelegt sind. Insbesondere sind die Trägerschalen über die Bolzen verbunden. Alternativ hierzu können in den Trägerschalen auch Lagereinrichtungen angeordnet sein, wobei die Planetenräder Achsen aufweisen, welche in den Lagereinrichtungen gelagert sind. Insbesondere sind die Planetenräder auf einem Teilkreisdurchmesser um die Zentralachse des Planetenträgers bevorzugt regelmäßig verteilt.
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Der Planetenträger weist mehrere Nieteinrichtungen auf, wobei die Nieteinrichtungen die Trägerschalen in den Verbindungsabschnitten verbinden.
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Es ist vorgesehen, dass die Verbindungsabschnitte von mindestens einer der Trägerschalen als Umformabschnitte ausgebildet sind. Die Umformabschnitte sind gegenüber den Planentenradabschnitten vertieft. Insbesondere sind die Umformabschnitte in Richtung der anderen Trägerschale vertieft gegenüber den Planentenradabschnitten ausgebildet. Damit zeigt die Trägerschale mit den Umformabschnitten beispielsweise ein Stövchen-Design.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Trägerschale mit dem Umformabschnitt als ein Umformteil, insbesondere als ein Kaltumformteil ausgebildet ist. Vorzugsweise wird als Halbzeug für die Trägerschale ein Blech aus Metall verwendet, wobei das Blech eine Materialdicke bevorzugt von größer als 2, insbesondere größer als 4 mm aufweist. Dagegen ist es bevorzugt, dass die Materialdicke kleiner als 10 mm, bevorzugt kleiner als 8 mm ausgebildet ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Nieteinrichtungen jeweils einen Nietabschnitt für jede Trägerschale aufweisen. Somit wird eine erste der Trägerschalen mit einem ersten Nietabschnitt und eine zweite der Trägerschalen mit einem zweiten Nietabschnitt verbunden. Ferner weisen die Nieteinrichtungen jeweils einen Stegabschnitt auf, wobei der Stegabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Nietabschnitt angeordnet ist. Der Stegabschnitt ist als ein Abstandshalter zwischen den Trägerschalen ausgebildet. Somit kontaktieren die Trägerschalen in den Verbindungsabschnitten nicht unmittelbar, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, sondern sind voneinander durch den Abstandshalter in axialer Richtung voneinander beabstandet.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass bei unterschiedlichen Anwendungen zum Beispiel aufgrund von unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich der Tragfähigkeit der Planetenträger Planetenräder mit unterschiedlicher axialer Baubreite benötigt werden. Bei diesen Anforderungen können jeweils die gleichen Trägerschalen verwendet werden und nur andere Nieteinrichtungen eingesetzt werden, wobei die Nieteinrichtungen entsprechend lange Stegabschnitte aufweisen, um die Trägerschalen in den gewünschten axialen Abstand zu fixieren, um die applikationsspezifischen Planetenräder einbauen zu können. Damit ist es möglich mit den gleichen Trägerschalen unterschiedliche Varianten von Planetenträgern kostengünstig herstellen zu können. Es können, unter Voraussetzung eines einheitlichen Nietlochbildes, je nach Wahl (z.B. abhängig von der Breite der Zahnräder/Planetenräder) Steglängen von etwas größer als Null bis „unendlich“ eingestellt werden und immer die gleichen Trägerschalen eingesetzt werden. Beispielsweise kann der axiale Abstand der Trägerschalen an den Stegabschnitten größer als 10 mm, vorzugsweise größer als 20 mm und insbesondere größer als 30 mm eingestellt werden. Dagegen ist es bevorzugt, dass der axiale Abstand an den Stegabschnitten kleiner als 100 mm, vorzugsweise kleiner als 90 mm und insbesondere kleiner als 80 mm ausgebildet ist. Durch die Nutzung der gleichen Trägerschalen können größere Fertigungslose der Trägerschalen erreicht werden, was zu einer kostengünstigen Herstellung, Lagerhaltung usw. führt.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Umformabschnitte als Sicken und/oder Verbindungsflanschabschnitte ausgebildet. Die Umformabschnitte erhöhen die strukturelle Steifigkeit der Trägerschalen der mindestens einen Trägerschale. Die Sicken können beispielsweise als Randsicken, insbesondere in Draufsicht bogenförmige Randsicken ausgebildet sein.
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Beispielsweise weist der Umformabschnitt einen Anlagebereich für den Stegabschnitt und der Planetenradabschnitt einen Begrenzungsbereich für das Planetenrad in dem Planetenradabschnitt auf. Es ist vorgesehen, dass die Anlagebereiche in axialer Richtung zu der Zentralachse des Planetenträgers versetzt angeordnet sind. Der Versatz kann kleiner als 20 mm, vorzugsweise kleiner als 10 mm ausgebildet sein. Die Verwendung der Stegabschnitte als Abstandshalter ermöglicht es, den axialen Versatz zwischen dem Anlagebereich und dem Begrenzungsbereich zwar so groß zu wählen, dass die hohe strukturelle Steifigkeit gegeben ist, jedoch keinerlei Probleme mit Umformgrenzen in den Bereichen der Umformabschnitte auftreten. Das Spannungsfeld zwischen Umformgrad und axialer Breite der Planetenräder ist somit entzerrt.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung sind die Nieteinrichtungen einmaterialig und/oder einstückig ausgebildet. Dadurch, dass die Nieteinrichtungen aus einem gemeinsamen, zusammenhängenden und/oder ungetrennten Materialabschnitt bestehen, weisen diese keine weiteren Trennebenen auf, so dass der resultierende Planetenträger besonders stabil ausgeführt ist.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung sind die Nieteinrichtungen jeweils in einer H-Form ausgebildet. Dabei werden bei jedem Nietabschnitt die stehenden Schenkel des H durch Einzelniete dargestellt und der verbindende Schenkel des H wird durch den Stegabschnitt gebildet. Die axiale Länge des Stegabschnitts definiert den axialen Abstand der zwei Trägerschalen.
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Es ist ferner bevorzugt, dass die Trägerschale eine gemeinsame Nietöffnung für einen der Nietabschnitte der Nieteinrichtungen aufweist. Dabei wird die Position in Umlaufrichtung durch die Einzelniete und/oder den Nietabschnitt definiert. Durch das Umformen der Einzelniete wird sichergestellt, dass die Trägerschalen in Umlaufrichtung fest und/oder toleranzfrei eingespannt sind.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind bei beiden Trägerschalen entsprechende Planetenradabschnitte und Verbindungsabschnitte, ausgebildet als Umformabschnitte, vorgesehen. Es ist zwar prinzipiell möglich, dass einer der Trägerschalen als eine flache Platte und die andere Trägerschale mit den Planetenradabschnitten und den Umformabschnitten ausgebildet ist. Um jedoch den Planetenträger in beide axiale Richtungen gleichmäßig stabil auszubilden, ist es bevorzugt, dass jede Trägerschale entsprechende Planetenradabschnitte und Umformabschnitte aufweist.
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Dabei ist es prinzipiell möglich, dass die Trägerschalen unterschiedlich ausgebildet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Trägerschalen jedoch baugleich und/oder symmetrisch zueinander ausgebildet. Insbesondere in der Ausgestaltung baugleicher Trägerschalen können die benötigten, unterschiedlichen Bauteile für den Planetenträger weiter reduziert werden. Zumindest für eine symmetrische Ausgestaltung spricht es, dass der Planetenträger dann symmetrisch belastbar ist.
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Bei einer bevorzugten Realisierung weist der Planetenträger bzw. die Trägerschalen jeweils vier Planetenabschnitte und vier Verbindungsabschnitte auf.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Planetentrieb für ein Fahrzeug, wobei der Planetentrieb den Planetenträger aufweist wie dieser zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch ein Set aus einer Mehrzahl von Planetenträgern gebildet, wie diese zuvor beschrieben wurden bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Planetenträger weisen jeweils die gleichen Trägerschalen auf. Somit können die Trägerschalen für die Planetenträger als einheitliche Bauteile, möglicherweise sogar als einheitliches Einzelbauteil, vorgehalten werden. Die Nieteinrichtungen weisen dagegen mit Blick auf die Stegabschnitte unterschiedliche axiale Längen auf. Durch den Einbau von Nieteinrichtungen mit unterschiedlich langen Stegabschnitte können die Trägerschalen der Planetenträger unterschiedliche axiale Abstände aufweisen und/oder unterschiedliche breite Planetenträger aufnehmen. Dadurch ist es möglich auf Basis von nur einer Trägerschale (bei baugleichen Trägerschalen) oder von nur zwei Trägerschalen das gesamte Set mit unterschiedlichen axialen Baubreiten darzustellen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine axiale Draufsicht auf einen Planetenträger als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine dreidimensionale Ansicht auf das Gehäuse des Planetenträgers aus der 1;
- 3 a, b jeweils eine Detailansicht im Bereich der Verbindungsabschnitte des Planetenträgers mit teilweise umgeformten Nieteinrichtungen.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Planetenträger 1 für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Planetenträger weist zwei Trägerschalen 2 auf, wobei die Trägerschalen 2 in Umlaufrichtung um eine Zentralachse 100 als Rotationsachse des Planetenträgers 1 jeweils Planetenradabschnitte 3 und Verbindungsabschnitte 4 aufweisen. Die Trägerschalen 2 sind als Umformteile aus einem Blechmaterial gefertigt.
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Der Planetenträger 1 weist eine Mehrzahl von Planetenrädern 5 auf, bei diesem Ausführungsbeispiel vier Planetenräder 5 auf, wobei die Planetenräder 5 auf einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser um die Zentralachse 100 des Planetenträgers 1 regelmäßig verteilt angeordnet sind. Die Planetenräder 5 kämmen im integrierten Zustand des Planetenträgers 1 radial außen zum Beispiel mit einem Hohlrad (nicht dargestellt) und/oder radial innen mit einem Sonnenrad (nicht dargestellt). Die Planetenräder 5 sind auf Bolzen 6 drehbar angeordnet. Die Bolzen 6 sind in den Planetenradabschnitten 3 der Trägerschalen 2 angeordnet und mit den Trägerschalen 2 stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Beispielsweise können die Bolzen 6 verstemmt sein. Die Bolzen 6 erstrecken sich parallel zu der Zentralachse 100 des Planetenträgers 1.
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Die Verbindungsabschnitte 4 sind als Umformabschnitte ausgebildet und sind in axialer Richtung gegenüber den Planentenradabschnitten 3 vertieft angeordnet. Die Umformabschnitte sind beispielsweise als Sicken, insbesondere Randsicken realisiert. Die Umformabschnitte bilden Verbindungsflanschabschnitte, wobei die beiden Trägerschalen 2 über die Verbindungsflanschabschnitte verbunden sind.
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In der 2 ist eine schematische, dreidimensionale Darstellung von einem Gehäuse 7 des Planetenträgers 1 dargestellt, wobei das Gehäuse 7 ohne die Planetenräder 5 und die Bolzen 6 gezeigt ist. Aus dieser Darstellung sind nochmals die zwei Trägerschalen 2 zu erkennen, welche axial versetzt zueinander angeordnet sind. Aus der Darstellung ergibt sich, dass die Trägerschalen 2 symmetrisch in Bezug auf eine Symmetrieebene ausgebildet als Radialebene zu der Zentralachse 100 ausgebildet sind. Insbesondere sind die zwei Trägerschalen 2 sogar baugleich realisiert.
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Die zwei Trägerschalen 2 sind über Nieteinrichtungen 8 miteinander verbunden, wobei die Nieteinrichtungen 8 jeweils in den Verbindungsabschnitten 4 angeordnet und/oder mit diesen verbunden sind. Die Nieteinrichtungen 8 weisen für jede Trägerschale 2 einen Nietabschnitt 9 auf, wobei die zwei Nietabschnitte 9 über einen Stegabschnitt 10 miteinander verbunden sind. Die Nieteinrichtung 8 umfassend die Nietabschnitte 9 sowie den Stegabschnitt 10 ist einmaterialig und/oder einstückig ausgebildet. Bei der Fertigung des Planetenträgers 1 wird die Nieteinrichtung 8 jeweils als ein Einzelbauteil eingesetzt.
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Der Nietabschnitt 9 weist jeweils zwei Einzelniete 11 auf, wobei sich die Einzelniete in axialer Richtung parallel zu der Zentralachse 100 erstrecken. In dieser Ausgestaltung sind die Nieteinrichtung 8 in einer H-Form ausgebildet, wobei die Einzelniete 11 die stehenden Schenkel und der Stegabschnitt den liegenden Schenkel bildet. In der Darstellung in der 2 sind die Einzelniete noch vor der Umformung gezeigt.
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Der Stegabschnitt 10 liegt innenseitig jeweils an einem Anlagebereich 12 an den Trägerschalen 2 an und bildet einen Abstandshalter zwischen den Trägerschalen 2. Diese weisen dadurch einen axialen Abstand 200 auf, wobei der axiale Abstand 20 der axialen Länge von dem Stegabschnitt 10 entspricht. Insbesondere liegen die Trägerschalen 2 in den Anlagebereichen 12 jeweils formschlüssig auf dem Stegabschnitt 10 auf. Der axiale Abstand 20 ist größer als 0, beispielsweise größer als 10 mm ausgebildet.
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In der 3 a sowie 3 b ist die Nieteinrichtung 8 mit den Nietabschnitten9 umfassend die zwei Einzelniete 11 nochmals in dem unverformten Zustand sowie in der 3 b bei der oberen Trägerschale 2 im verformten Zustand und bei der unteren Trägerschale 2 im unverformten Zustand gezeigt.
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Aus den Darstellungen ist zu nennen, dass die Trägerschalen 2 jeweils eine Nietöffnung 13 aufweisen, wobei in der Nietöffnung 13 jeweils der vollständige Nietabschnitt 9, insbesondere jeweils die zwei Einzelniete 11 angeordnet und/oder aufgenommen sind. Durch das Umformen der Einzelniete 11 werden Nietköpfe 14 gebildet, welche auf den Trägerschalen aufliegen und diese in axialer Richtung formschlüssig an dem Stegabschnitt 10 fixieren. Damit wird eine formschlüssige Verbindung zwischen den Trägerschalen 2 und den Nieteinrichtungen 8 und damit mittelbar zwischen den zwei Trägerschalen 2 umgesetzt.
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Ferner wird durch das Umformen der Einzelniete 11 erreicht, dass deren Werkstoff in Umlaufrichtung fließt, so dass die Trägerschalen 2 jeweils mit den Nieteinrichtungen 8 in Umlaufrichtung toleranzfrei verbunden sind.
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Insbesondere aus der 3 b ergibt sich, dass durch die Trägerschalen 2 in den Planetenradabschnitten 3 durch Begrenzungsbereiche 15 für die Planetenräder 5 eine Begrenzungsebene 300 definiert ist sowie durch die Anlagebereiche 12 der Trägerschalen 2 in den Verbindungsabschnitten 4 eine Verbindungsebene 400 definiert ist, wobei die Verbindungsebene 400 axial versetzt zu der Begrenzungsebene 300 angeordnet ist.
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Die fertigungsgerechte Ausbildung des Planetenträgers 2 hat zum einen den Vorteil, dass für die zwei Trägerschalen 2 mindestens symmetrische Bauteile, insbesondere sogar baugleiche Bauteile verwendet werden können. Ferner hat die Ausbildung den Vorteil, dass der axiale Abstand 200 zwischen den zwei Trägerschalen 2 ausschließlich von der axialen Länge des Stegabschnitts 10 der Nieteinrichtungen 8 abhängt, so dass durch unterschiedlichen Nieteinrichtungen 8 unterschiedliche axiale Abstände 200 zwischen den Trägerschalen 2 eingestellt werden können. Damit ist es möglich mit dem gleichen Paar von Trägerschalen 2 oder sogar mit der gleichen Trägerschale 2 Planetenträger 1 mit unterschiedlichen axialen Bauräumen für die Planetenräder 5 darstellen zu können.
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Im Ergebnis erlaubt es die konstruktive Ausgestaltung, ein Set der Planetenträger 1 herzustellen, wobei die Trägerschalen 2 in dem Set jeweils gleich ausgebildet sind, die axialen Abstände 200 zwischen den Trägerschalen 2 jedoch unterschiedlich ausgeführt sein können und insbesondere Planetenräder 5 mit unterschiedlichen axialen Baubreiten eingebaut sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- Trägerschale
- 3
- Planetenradabschnitt
- 4
- Verbindungsabschnitt
- 5
- Planetenrad
- 6
- Bolzen
- 7
- Gehäuse
- 8
- Nieteinrichtung
- 9
- Nietabschnitt
- 10
- Stegabschnitt
- 11
- Einzelniet
- 12
- Anlagebereich
- 13
- Nietöffnung
- 14
- Nietköpfe
- 15
- Begrenzungsbereiche
- 100
- Zentralachse
- 200
- axialer Abstand
- 300
- Begrenzungsebene
- 400
- Verbindungsebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011006285 A1 [0003]
