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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger mit zumindest zwei Trägerwangen, die zum Lagern von Planetenrädern wenigstens eines Planetenradsatzes vorbereitet sind, wobei die Trägerwangen über Stege miteinander verbunden sind, wobei ein Wellenabschnitt zur Drehmomentweiterleitung, das heißt zur Drehmoment Ein- oder Ausleitung, vorhanden ist, welcher mit einer der beiden Trägerwangen dreh- und axialfest verbunden ist.
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Aus dem Stand der Technik ist insbesondere eine Veröffentlichung zur
WO 2015/047808 A1 bekannt, nämlich die
DE 11 2014 004 449 T5 . Dort wird eine Planetenträgeranordnung offenbart, die einen Träger und einen Ring einschließt. Der Träger weist eine Nabe auf, die sich in axialer Richtung erstreckt. Die Nabe weist Längsnuten auf einer radial nach außen gerichteten Oberfläche auf, die sich in axialer Richtung erstrecken, und ferner einen ersten Satz von Nutenabschnitten auf der radial nach außen gerichteten Oberfläche besitzt, in welcher sich der erste Satz von Nutenabschnitten umlaufend um die Nabe und durch die Längsnuten erstreckt. Der Ring ist um die Nabe des Trägers aufgenommen und weist Längsnuten auf einer radial nach innen gerichteten Oberfläche auf. Die Längsnuten in dem Ring sind in dem ersten Satz von Nutenabschnitten durch axiales Verschachteln der Längsnuten des Trägers und des Ringers ineinander und anschließendes winkeliges Drehen des Ringes relativ zum Träger aufgenommen. Durch Verdrehen der Längsnuten des Ringes in den Nutabschnitten des Trägers kann der Ring relativ zum Träger axial beschränkt werden.
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Auf ähnlichem Gebiet liegt auch die
US 6 702 711 B2 . Dort wird eine Trägerbaugruppe für ein Automatikgetriebe näher beleuchtet, wobei die Trägerbaugruppe umfasst: eine Schale mit einem ersten Außendurchmesser, eine mit der Schale verbundene Platte, die mit einer Hülse verbunden ist, wobei die Platte einen zweiten Außendurchmesser hat, der größer ist, als der erste Außendurchmesser und einen Kanal besitzt, der sich von einem Umfang der Platte nach innen erstreckt, wobei der Kanal sich ferner axial durch die Platte erstreckt; ferner aufweisend eine Druckscheibe / Anlaufscheibe mit einer Lasche, die in den Kanal eingepasst ist.
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Der Stand der Technik bietet noch keine idealen Lösungen für kostengünstige, montagegünstige und langlebige Planetenträger. Zumindest gibt es hier noch Optimierungsbedarf. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, hier verbessernd einzuwirken.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Planetenträger erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wellenabschnitt axial zwischen den beiden Trägerwangen an den Stegen angebunden ist. Mit anderen Worten wird der Wellenabschnitt von einer Stirnseite einer ersten Trägerwange durch diese hindurch in Richtung der zweiten Trägerwange geführt, biegt aber vor Erreichen der zweiten Trägerwange radial nach außen ab und ist an jenen Stegen angebunden, welche eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden außenseitigen Trägerwangen sicherstellen. Auf diese Weise werden die Trägerwangen symmetrisch belastet. Eine einseitige Belastung des Planetenträgers wird ausgeschlossen.
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Insbesondere wird das Problem, welches mit der möglichst hohen Drehmomentkapazität eines Planetenradsatzes einhergeht, gelöst. Das Material wird nämlich nun wesentlich besser ausgenutzt. Mehr Drehmoment bei weniger Material wird einsetzbar. Trotzdem wird eine langlebige Lösung zur Verfügung gestellt.
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Insbesondere wird ein Planetenradsatz einsetzbar, der zwischen zwei Trägerwangen / Platten / Seitenplatten gelagert wird, wobei diese Trägerwangen durch verbindende Stege verbunden sind. Das Drehmoment wird am Planetenträger beispielsweise über eine Verzahnung eingeleitet und wird anschließend nach der Übersetzung über den Planetenträger ausgebleitet. Während bei den meisten oder vielleicht sogar allen Anwendungen die drehmomentstützende Verbindung des Planetenträgers an einer der beiden Trägerwangen / Platten / Seitenplatten angebracht ist und damit nur einseitig wirkt, wird dies nun vermieden und eine Zweipunktauflage realisiert sowie der Drehmomentabtrieb am Planetenträger an den Stegen realisiert. Damit werden beide seitlichen Platten des Planetenträgers gleichmäßig ausgelastet. Beide Trägerwangen werden somit gleichmäßig belastet. Die Nachteile einer einseitigen Drehmomentableitung, wie es bisher üblich ist, werden vermieden. Eine geringere Belastung des Planetenträgers ist die Folge. Solche überarbeiteten / verbesserten Planetenträger lassen sich in vielerlei Konzepten einsetzen. Die Anwendung eines solchen Getriebes, das einen erfindungsgemäßen Planetenträger einsetzt, ist je nach Architektur und Einsatzzweck und Bauraum in vielen koaxial-schematischen Getrieben denkbar.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn der Wellenabschnitt, radial innerhalb einer der beiden Trägerwangen, sich durch diese Trägerwange in Axialrichtung weisend hindurch, zu den Stegen erstreckt. Eine kompakte Bauweise kann dann realisiert werden.
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Um möglichst wenig Fügestellen zu haben, ist es von Vorteil, wenn wenigstens einer der Stege oder alle Stege ein integraler / einmaterialiger / einstofflicher Bestandteil des Wellenabschnitts ist / sind. Natürlich sind auch kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Lösungen denkbar. Wenn jedoch mit (spanlosen) Stanz- und Biegeverfahren der Wellenabschnitt und/oder die Trägerwangen hergestellt werden und insbesondere der Wellenabschnitt mit seinen Stegen ausgeformt wird, an den dann später die beiden außenliegenden Trägerwangen nur befestigt werden, so können hohe Produktionsdurchsätze mit gleichbleibender Qualität erreicht werden. Das Ganze lässt sich dann auch zu geringen Kosten realisieren.
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Es hat sich bewährt, wenn die Stege eine Krempe / einen Bord ausformen, die / der zur Aufnahme von ersten Planetenbolzen vorbereitet ist. Die Krempe selber könnte auch als dritte Trägerwange bezeichnet werden, die dann zwischen einer ersten stirnseitigen Trägerwange und einer zweiten Trägerwange an der anderen Stirnseite des Planetenträgers angeordnet ist.
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In diesem Zusammenhang hat es sich auch bewährt, wenn die Krempe, vorzugsweise auf der Außenseite, möglichst gleich verteilte Ausnehmungen zum Aussparen von zweiten Planetenbolzen aufweist. Solche Ausnehmungen können auch als Einbuchtungen oder Lücken ausgebildet / bezeichnet werden und natürlich als Ausstanzungen realisiert werden. Vorzuziehen sind jedoch spanlos formende oder urformende Verfahren.
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Wenn die ersten Planetenbolzen einerseits in einer ersten Trägerwange und andererseits in der Krempe gelagert sind, sowie die zweiten Planetenbolzen in den beiden (ersten und zweiten) Trägerwangen gelagert sind, so lassen sich zwei Planetenradsätze versetzt zueinander einmal an den beiden Trägerwangen und einmal an einer Trägerwange und der Krempe lagern. Eine besonders hohe Drehmomentweitergabe-Variabilität lässt sich realisieren. Auch die Drehzahlen können besonders weit gespreizt werden. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn die erste Trägerwange durch den Wellenabschnitt durchgriffen wird.
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Es ist auch wünschenswert, wenn die beiden Trägerwangen und/oder die Krempe aus Blechplattenmaterial gefertigt ist/sind, wodurch Kosten eingespart werden können.
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Die Erfindung betrifft auch ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger der erfindungsgemäßen Art, wobei Planetenräder auf Planetenbolzen vorhanden / gelagert sind.
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In diesem Zusammenhang ist es auch sinnvoll, wenn genau ein Planetenradsatz oder wenigstens zwei Planetenradsätze gelagert sind
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Insbesondere für den zweiten Fall hat es sich bewährt, wenn ein Planetenradsatz wenigstens einen Stufenplaneten besitzt oder vorzugsweise vollständig aus Stufenplanetenrädern aufgebaut ist.
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Im Betrieb kämmt dann ein Hohlrad mit wenigstens einem Planetenradsatz. Vorzugsweise gibt der Planetenradsatz dann das Drehmoment an den anderen Planetenradsatz weiter. Jedenfalls wird von einem der beiden Planetenradsätze dann Drehmoment an ein Sonnenrad weitergegeben. Der Planetenträger kann fest stehen oder drehbar gelagert sein. Insbesondere ist der Wellenabschnitt geeignet, um Drehmoment zu entnehmen oder zuzuführen.
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Als Hintergrund gilt es noch zu wissen, dass Planetenträger konventionell aus zwei seitlichen Platten hergestellt werden, welche mittels einer Anzahl an Stegen miteinander verbunden sind. In den seitlichen Platten befinden sich die Lagerung der Bolzen, welche die Tangentialkräfte der Verzahnung auf den Planetenträger übertragen und damit das Drehmoment erzeugen. Unabhängig davon, ob der Planetenträger steht oder sich dreht, muss Drehmoment übertragen werden, damit eine Übersetzung möglich ist. Dies ist konventionell so gelöst, dass eine der beiden seitlichen Platten eine Welle-Nabe-Verbindung aufweist, um das Drehmoment auf weitere Teile zu übertragen bzw. von Bauteilen aufzunehmen. Also gibt es bisher nur eine einzige Welle-Nabe-Verbindung zwischen einer der beiden seitlichen Platten und der Welle. Dies wird nun geändert.
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Betrachtet man die Welle-Nabe-Verbindung als eine Art Einspannung, so kann man sich das vorstellen, als ob die seitliche Platte mit welcher diese verbunden ist, als feststehende Komponente (Wand mit fester Einspannung) wirkt. Alle darin befindlichen Komponenten sind so genannte „Biegebalken“. Am Bolzen wird eine Kraft durch das Zahnrad eingeleitet, was zur Folge hat, dass der Bolzen diese Kraft auf beide Lagerstellen aufteilt. Bei der als starr angenommenen Platte, wird diese Kraft direkt an die Welle-Nabe-Verbindung weitergeleitet und dort aus dem Planetenträger ausgeleitet. Die „zweite Hälfte“ der Kraft kann zunächst von der nicht eingespannten Platte aufgenommen werden, welche die Kraft anschließend auf die Verbindungsstege des Planetenträgers umleitet. Von den Stegen gelangt auch die „zweite Hälfte“ der Kraft an die fest eingespannte Seitenplatte und wird ausgeleitet. Die Verbindungsstege des Planetenträgers sind dabei als eine Art „Biegebalken“ anzusehen, welche für die Torsion des Planetenträgers verantwortlich sind.
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Durch die mechanische Beziehung, dass der Abtrieb des neuen Designs direkt am Steg erfolgt, halbiert sich die Länge der eingespannten Stege. Damit reduzieren sich die Spannungen, als auch die Verformung des Trägers, genau um die Hälfte. Es besteht die Möglichkeit, den Steg auch nicht mittig / exzentrisch anzubringen. Dies kann dann erfolgen, wenn der Planet als Stufenplanet oder nicht stufensymmetrisch ausgeführt ist und seine Kraft auf dem Bolzen nicht mehr mittig wirkt. Dabei würden sich auch ungleichmäßige Auflagekräfte des Bolzens ergeben, dahingegen kann das Design an die vorhandene Belastung angepasst werden.
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Ein Idealfall ist natürlich symmetrisch, da die Spannungen in diesem Fall genau die Hälfte betragen. Ein weiterer Vorteil ist die Verschränkung des Bolzens. Da beim normalen Plattenträgerdesign sich die Platten zueinander verdrehen, wird der Bolzen verschränkt. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Tragbild und einer abweichenden Akustik. Dies ist ebenso stark lastabhängig, was eine optimale Auslegung des Radsatzes mittels Mikrokorrekturen an den Zähnen der Zahnräder sehr anspruchsvoll macht.
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Beim Design der Neuerung verschränken sich die beiden Seitenplatten in die gleiche Richtung und beim symmetrischen Design sogar um den gleichen Betrag. Dies führt dazu, dass der Bolzen keine Verschränkungen hat und damit die Ausnehmung des Radsatzes deutlich einfacher wird.
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Während in den 1 bis 10 mehrere besondere Varianten eines Planetenträgers dargestellt sind, ist in den 11 bis 14 eine besonders bevorzugte Ausführungsform dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 und 2 perspektivische Darstellungen zweier Varianten (1: umfangseitig verbundene / geschlossene Laschenenden der Welle; 2: freie Laschenenden der Welle) eines Planetenträgers mit zwei Trägerwangen, die als Nabe über eine Welle-Nabe-Verbindung mit einer Welle, die als Abtrieb dient, verbunden sind, wobei hier beide Trägerwangen über eine Verzahnung mit der Welle verbunden sind,
- 3 und 4 eine Längsschnittdarstellung der Darstellungen der 1 und der 2 entlang der Längs- / Rotationsachse der Welle / des Abtriebelementes,
- 5 eine perspektivische Darstellung nur der Welle / des Abtriebelementes, mit einem kronenartigen Design, welches Laschen ausbildet, die auf ihrer Außenseite Vorbereitungen für eine Welle-Nabe-Verbindung in der in den 2 und 4 dargestellten Variante besitzen,
- 6 eine perspektivische Darstellung nur der die über Stege verbundene Trägerwangen aufweisenden Nabe (der Varianten der 1 bis 4), die auf ihrer Innenseite Vorbereitungen für die genannte Welle-Nabe-Verbindung besitzt,
- 7 und 8 eine perspektivische Ausgestaltung einer weiteren Variante, die auch eine in der Außenkontur polygonartige Welle setzt,
- 9 und 10 zu den 5 und 6 vergleichbare Darstellungen, wobei die polygonartige Welle der 9, wie sie in der Variante der 7 und 8 eingesetzt ist, am sonst freien Ende der Laschen verbunden ist, also geschlossen ist und somit nur allseitig geschlossene Fenster zum Hindurchgreifen der Planetenräder aufweist und die 10 eine Nabe darstellt, welche die zwei über Stege verbundenen Trägerwangen umfasst, wobei die Nabe auf ihrer radialen Innenseite zur Polygonform der Welle kongruent ist, sowie
- 11 bis 14 eine Ausführungsform in perspektivischer Darstellung (11 und 12) und längsgeschnittener Darstellung (13 und 14).
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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. Merkmale der Varianten können aufgenommen werden.
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In der 1 ist eine erste Variante eines Planetenträgers 1 dargestellt. Der Planetenträger besitzt zwei Trägerwangen 2 und 3, wobei die Trägerwange 2 als erste Trägerwange und die Trägerwange 3 als zweite Trägerwange bezeichnet wird.
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Die beiden Trägerwangen 2 und 3 sind mit einer Welle 4 über eine Welle-Nabe-Verbindung 5 verbunden. Die Welle-Nabe-Verbindung 5 liegt in einer Fügezone 6.
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In der 1 ist die Radialrichtung mit dem Bezugszeichen 19, die Axialrichtung mit dem Bezugszeichen 20 und die Umfangsrichtung mit dem Bezugszeichen 21 versehen.
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Die beiden Trägerwangen 2 und 3 sind zum Lagern von Planetenrädern 7 vorgesehen. In der vorliegenden Variante sind drei Planetenräder 7 als Teil eines Planetenradsatzes angebracht. Es können aber auch weitere Planetenradsätze und auch pro Planetenradsatz mehr oder weniger Planetenräder 7 eingesetzt werden. Auch können Planetenräder 7 als Stufenplanetenräder ausgebildet sein. Jedenfalls bildet die Welle 4 Laschen 8 aus, wie sie gut in der 2 zu erkennen sind.
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Auf der Außenseite der Laschen 8 setzt sich die Welle-Nabe-Verbindung 5, zum Realisieren der Fügezone 6, fort. Die Laschen 8 besitzen auf ihrer Außenseite eine Verzahnung 9, in welche eine Gegenverzahnung 10 beider Trägerwangen 2 und 3 eingreift.
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Die beiden Trägerwangen 2 und 3 sind über Stege 11 miteinander verbunden. In den 3 und 4 sind zwei unterschiedlichen Ausgestaltungen der Welle 4 dargestellt, nämlich solche, bei denen einmal die freien Enden der Laschen 8 frei sind und zwischen den Laschen Aussparungen 12 vorhanden sind (siehe 4), wohingegen bei der Ausführungsform der 3 die Enden der Laschen 8 verbunden sind, sodass sich ein Abschlussring 13 dort bildet und keine Aussparungen 12, sondern allseits geschlossene Fenster 14 vorhanden sind.
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In der 5 ist die Ausgestaltung der Welle 4 mit frei endenden Laschen 8 dargestellt, wobei die Verzahnung 9 sich von einem Basisringbereich 15 bis in die Fügezone 6 hinein, insbesondere bis zum freien Ende jener Lasche 8, erstreckt. Die Verzahnung 9 kann nach Art einer Passverzahnung ausgebildet sein. Zwischen den Laschen 8 stellen sich Lücken 16 ein.
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Die beiden Trägerwangen 2 und 3 sowie vorzugsweise auch die Stege 11, weisen auf ihrer Außenseite, zumindest im Bereich der Laschen 8, eine Gegenverzahnung 10 auf, die sich von einem axialen Ende der einen Trägerwange 2 bis zum anderen axialen Ende der Trägerwange 3 erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich die Gegenverzahnung von den außenseitigen Stirnseiten der beiden Trägerwangen 2 und 3 durch das entsprechende Gesamtbauteil vollständig hindurch.
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Während in den Varianten der 1 bis 6 auf eine Verzahnung gesetzt ist, setzt die Variante der 7 bis 10 auf eine polygonartige Außenkontur der Welle 4 im Bereich der Welle-Nabe-Verbindung 5. Darüber hinaus, während es bei der Verzahnung-Ausgestaltung zwei Varianten gibt, nämlich bei einer mit frei endenden Laschen und einer mit über einen Abschlussring 13 verbundene Laschenausgestaltung, gibt es bezüglich der polygonartigen Ausgestaltung der Welle-Nabe-Verbindung vorrangig Überlegungen, bei denen ein Abschlussring 13 zu einer geschlossenen Ausgestaltung führt, somit also nur allseitig geschlossene Fenster zum Durchgriff der Planetenräder 7 vorhanden sind. Natürlich ist es auch möglich hier frei endende Laschen einzusetzen.
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Die Ausgestaltungen, bei denen ein Abschlussring vorhanden ist, somit die Laschen nicht frei enden, haben jedoch den Vorteil, dass eine besonders stabile und drehmomentübertragungsstarke Ausgestaltung möglich wird.
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Die 9 und 10 lassen das Zusammengreifen der Welle 4 in das Konglomerat aus zwei Trägerwangen 2 und 3 mit dazwischen angeordneten Stegen 11 erkennen.
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In den 11 und 12 sind zwei perspektivische Darstellungen einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetenträgers 1 dargestellt. Der Planetenträger 1 besitzt eine erste Trägerwange 2 auf der Seite, auf der ein als Welle 4 ausgebildeter Wellenabschnitt 22 absteht.
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Der Wellenabschnitt 22 besitzt innenseitig eine Ausgangsverzahnung 18, zum Koppeln mit einem weiteren Bauteil, wie einer Getriebeeingangswelle. Die Ausgangsverzahnung 18 kann bei Drehmomentumkehr auch als Eingangsverzahnung bezeichnet werden.
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Es gibt drei Stege 11, die eine Verbindung zwischen der ersten Trägerwange 2 und der zweiten Trägerwange 3 sicherstellen. Die Stege 11 weisen als Zapfen ausgebildete Enden auf und sind mit dem Bezugszeichen 23 referenziert. Die Zapfen 23 stecken in Durchgangsöffnungen der ersten Trägerwange 2. Die Stege 11 sind gemeinsam über eine Krempe 24 verbunden. Die Krempe 24 ist bordartig oder nach Art eines Flansches ausgebildet. Die Krempe 24 ist ein integraler Bestandteil des Wellenabschnitts 22.
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Auf der Seite der zweiten Trägerwange 3 weist der Planetenträger 1 ein Koppelbauteil 25 auf. Das Koppelbauteil25 kann ebenfalls nach Art eines Zapfens ausgebildet sein und entsprechend der Anbringung an der ersten Trägerwange 2 eine Verbindung mit der zweiten Trägerwange 3 darstellen. Aus der Krempe 24, sich in Axialrichtung 20 erstreckend, ragt der Steg 11 domartig in Richtung der ersten Trägerwange 2. Die Krempe 24 kann auch als dritte Trägerwange 17 bezeichnet werden.
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In den 11, 12, 13 und 14 ist das Vorhandensein erster Planetenbolzen 26 und zweiter Planetenbolzen 27 zu erkennen. Die ersten Planetenbolzen 26 erstrecken sich von der ersten Trägerwange 2 zur Krempe 24 / der dritten Trägerwange, greifen in die zwei Bauteile ein, und durchdringen diese vollständig.
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Die zweiten Planetenbolzen 27 erstrecken sich von der ersten Trägerwange 2 zur zweiten Trägerwange 3. Auch diese Planetenbolzen 27 stecken vollständig im Material der beiden Trägerwangen 2 und 3 bzw. ragen durch diese wenigstens ein Stück hindurch, vorzugsweise zumindest vollständig.
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Die perspektivischen Längsschnittdarstellungen der 13 und 14 zeigen das radial innere hindurchragen des Wellenabschnitts 22 durch die erste Trägerwange 2 in besonders klarer Form. Die auf den zweiten Planetenbolzen 27 jeweils gelagerten Planetenräder, welche nicht dargestellt sind, sind als Stufenplanetenräder ausgebildet. Sie sind zum kämmenden Wirkeingriff mit einem Hohlrad vorgesehen.
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Die auf dem ersten Planetenbolzen 26 gelagerten stirnradartigen Planetenräder sind zum Kämmen mit einem Sonnenrad im Betrieb vorgesehen.
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Zurückkommend auf 1 sei auf jene Ausnehmung 28 hingewiesen, welche die zweiten Planetenbolzen 27 ausspart.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- erste Trägerwange
- 3
- zweite Trägerwange
- 4
- Welle
- 5
- Welle-Nabe-Verbindung
- 6
- Fügezone
- 7
- Planetenrad
- 8
- Lasche
- 9
- Verzahnung
- 10
- Gegenverzahnung
- 11
- Steg
- 12
- Aussparung
- 13
- Abschlussring
- 14
- Fenster
- 15
- Basisringbereich
- 16
- Lücke
- 17
- dritte Trägerwange
- 18
- Ausgangsverzahnung
- 19
- Radialrichtung
- 20
- Axialrichtung
- 21
- Umfangsrichtung
- 22
- Wellenabschnitt
- 23
- Zapfen
- 24
- Krempe
- 25
- Koppelbauteil
- 26
- erster Planetenbolzen
- 27
- zweiter Planetenbolzen
- 28
- Ausnehmung in Krempe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/047808 A1 [0002]
- DE 112014004449 T5 [0002]
- US 6702711 B2 [0003]
