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Die Erfindung ein Planetenträgergehäuse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft im Weiteren ein Fahrzeuggetriebe mit einem Planetenträger, wobei der Planetenträger das Planetenträgergehäuse aufweist.
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Planetengetriebe weisen regelmäßig mindestens eine Planetenträgereinrichtung auf, wobei diese Planetenträgereinrichtung die Planetenzahnräder trägt. Diese sind drehbar an der Planetenträgereinrichtung mit ihren Drehachsen auf einem Durchmesser koaxial zu einer Drehachse der Planetenträgereinrichtung gelagert. Die Planetenzahnräder kämmen oftmals mit einem Sonnenzahnrad oder/und mit einem Hohlzahnrad. Die Planetenträgereinrichtung weist zur Aufnahme der Planetenzahnräder ein Gehäuse auf, wobei unterschiedliche Bauformen für das Gehäuse bekannt sind. So ist es möglich, diese aus Vollmaterial zu fertigen. Eine andere, weit verbreitete Ausbildung der Gehäuse weist Blechteile auf, wobei diese gegebenenfalls umgeformt und miteinander verbunden werden, um das Gehäuse zu bilden.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 10 2019 106 947 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, eine Planetenträger mit einer ersten Wange und einer zweiten Wange sowie Verbindungsstegen, welche die beiden Wangen voneinander beabstanden und miteinander verbinden. Die Verbindungsstege weist Verbindungszapfen auf, welche in randseitig geöffnete Aufnahmen der Wangen eingeführt und dort mit den Wangen verbunden werden. In der axialen Draufsicht sind die Wangen mehrseitig ausgebildet, wobei die Seiten, welche die Verbindungsstege aufnehmen, geradlinig ausgebildet sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Planetenträgergehäuse vorzuschlagen, welches besonders günstig zu fertigen ist. Diese Aufgabe wird durch ein Planetenträgergehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeuggetriebe 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 Planetenträgergehäuse, wobei das Planetenträgergehäuse für einen Planetenträger in einem Fahrzeuggetriebe geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Planetenträgergehäuse ist zur Aufnahme von Planetenrädern geeignet und/oder ausgebildet, wobei die Planetenräder in dem Planetenträgergehäuse drehbar gelagert sind. Das Planetenträgergehäuse und die Planetenräder bilden gemeinsam einen Planetenträger, insbesondere in dem Fahrzeuggetriebe.
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Das Planetenträgergehäuse weist eine erste Trägerwange und eine zweite Trägerwange auf. Insbesondere sind die erste Trägerwange und die zweite Trägerwange parallel zueinander und in axialer Draufsicht überdeckend und/oder deckungsgleich ausgebildet.
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Das Planetenträgergehäuse weist eine Mehrzahl von Verbindungsstegen auf, wobei die Verbindungsstege, insbesondere brückenartig, zwischen den Trägerwangen angeordnet sind und diese beabstanden. Die Trägerwangen und die Verbindungsstege bilden gemeinsam das Planetenträgergehäuse als eine selbsthaltende Baugruppe.
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Die Verbindungsstege sind als separate Bauteile zu den Trägerwangen ausgebildet und mit diesen insbesondere kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden. Insbesondere entspricht die Anzahl der Verbindungsstege der Anzahl der Aufnahmen für die Planetenräder.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verbindungsstege als gekrümmte, insbesondere gebogene Metallblechbauteile ausgebildet sind. Insbesondere sind die Verbindungsstege aus einem ebenen Metallblech gefertigt und nachfolgend durch Umformung gekrümmt, insbesondere gebogen. Im speziellen erfolgt eine eindimensionale Umformung der Metallblechbauteile. Besonders bevorzugt wird die Kontur der Metallblechbauteile zunächst durch eine trennende Bearbeitung, wie zum Beispiel Stanzen oder Laserstrahlschneiden, gebildet und nachfolgend die durch Trennung konturierten Metallblechbauteile durch Umformung gekrümmt, insbesondere gebogen. Besonders bevorzugt sind die Verbindungsstege und/oder die gebogenen Metallblechbauteile in einer axialen Draufsicht als Segmente in Umlaufrichtung von einem Kreisring ausgebildet. Die Krümmung der Metallblechbauteile erfolgt bevorzugt um eine Krümmungsachse, wobei die Krümmungsachse zumindest parallel oder sogar identisch zu einer Hauptdrehachse des Planetenträgergehäuses ausgerichtet sind.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch die Ausbildung der Verbindungsstege als gekrümmte Metallblechbauteile zum einen bei den Trägerwangen auf gerade Seiten verzichtet werden kann, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt sind. Zumindest sind diese nicht mehr zwangsläufig vorgegeben, so dass neue Gestaltungsmöglichkeiten bei den Trägerwangen erschlossen werden. Zum anderen wird durch die Krümmung der Metallblechbauteile die konstruktive Steifigkeit der Metallblechbauteile erhöht, so dass die Verbindungsstege und damit das Planetenträgergehäuse tragfähiger sind. Durch die neuen Gestaltungsmöglichkeiten und die tragfähigere Konstruktion bei einfacher konstruktiver Ausbildung kann eine Kostenreduktion bei der Fertigung des Planetenträgergehäuses erzielt werden.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weisen die gekrümmten Metallblechbauteile einen insbesondere konstanten Krümmungsradius auf, wobei der Krümmungsradius dem Abstand des jeweiligen Metallblechbauteils und/oder Verbindungsstegs zu einer Hauptdrehachse des Planetenträgergehäuses entspricht. Alternativ oder ergänzend bilden die Metallblechbauteile in dem montierten Zustand jeweils einen Teilbereich von einem geraden Hohlzylinder um die Hauptdrehachse des Planetenträgergehäuses. Durch diese Ausbildung wird es z.B. ermöglicht, dass auch die Trägerwangen in axialer Draufsicht umlaufend oder zumindest in den Bereichen der Verbindungsstege am Außenumfang kreisrund ausgebildet sein können und die Verbindungsstege zu dem Randbereich der Trägerwangen stets den gleichen Abstand haben. Auf diese Weise erfolgt eine funktionssichere und belastbare Verbindung zwischen den Trägerwangen und den Verbindungsstegen. Ferner wird eine Störkontur durch die Verbindungsstege am Innenumfang der Verbindungsstege minimiert und/oder der durch die Verbindungsstege umschlossene Bauraum in dem Planetenträgergehäuse maximiert.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist mindestens einer, einige oder alle der Verbindungsstege mindestens oder genau einen Fensterbereich auf. Durch den mindestens einen Fensterbereich wird erreicht, dass die Verbindungsstege leichter werden und so das Planetenträgergehäuse in der Gesamtheit leichter wird. Daraus resultierend wird die rotierende Masse des Planetenträgergehäuses und des daraus aufgebauten Planetenträgers reduziert. Zwar reduziert der mindestens eine Fensterbereich die Steifigkeit der Verbindungsstege, dies wird jedoch durch die Krümmung der Metallblechbauteile verbesserte Gesamtsteifigkeit kompensiert.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weisen die Verbindungsstege jeweils mindestens einen Verbindungszapfen und die Trägerwangen mindestens eine Zapfenaufnahme zur Aufnahme des Verbindungszapfens insbesondere in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse auf. Insbesondere können die Verbindungsstege in die Trägerwangen eingesteckt werden bzw. die Trägerwangen auf die Verbindungsstege aufgesteckt werden, so dass diese vor einem Fügen bereits in Bezug auf eine Radialebene zu der Hauptdrehachse formschlüssig vormontiert sind. Durch die Vormontage werden die Fertigungstoleranzen weiter reduziert, da auf aufwändige Aufspannungen verzichtet werden kann. Der Verbindungszapfen ist in der Trägerwange im Bereich der Zapfenaufnahme durch ein umformtechnisches Fügeverfahren festgelegt. Das umformtechnische Umformverfahren ist insbesondere als ein Verstemmen mit einer axial zu der Hauptdrehachse wirkenden Stemm- und/oder Fügekraft ausgebildet. Durch das kostengünstige Fügeverfahren werden die Fertigungskosten des Planetenträgergehäuses weiter reduziert.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Zapfenaufnahme randseitig geöffnet ist. Auf diese Weise kann der Verbindungszapfen bevorzugt ein Übermaß gegenüber der Zapfenaufnahme aufweisen und kann trotzdem einfach montiert werden. Im Ergebnis wird der Verbindungszapfen in der Zapfenaufnahme klemmend und/oder kraftschlüssig gehalten bis die unlösbare Fügeverbindung zwischen den Teilen umgesetzt ist.
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Alternativ ist die mindestens eine Zapfenaufnahme, insbesondere jede Zapfenaufnahme für den jeweiligen Verbindungssteg umlaufend geschlossen, so dass die Verbindungsstege in den Trägerwangen in jede Richtung senkrecht zur Hauptdrehachse formschlüssig verbunden sind. Auf diese Weise kann insbesondere die umformtechnische Verbindung zwischen der Trägerwange und dem Verbindungssteg stabiler ausgebildet sein, da die Trägerwange im Bereich der Zapfenaufnahme beim Fügeprozess im Vergleich zu der randseitig geöffneten Zapfenaufnahme nicht ausweichen kann.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung sind die Zapfenaufnahmen und/oder die Verbindungszapfen in axialer Draufsicht als ein Segment von einem Kreisring ausgebildet. Durch die Krümmung werden auch die Verbindungszapfen mit gekrümmt, so dass diese in Form eines Kreisringsegments vorliegen. Die Zapfenaufnahmen sind entsprechend komplementär dazu ausgebildet. Diese Weiterbildung kann fertigungstechnisch besonders einfach umgesetzt werden, da für die Trägerwange entweder ein konturgebendes Werkzeug zum Ausschneiden, Stanzen oder Zerteilen verwendet wird, wobei die jeweilige Kontur in dem Werkzeug abgebildet ist, oder die Trennung durch ein Schneideverfahren, wie zum Beispiel Laserstrahlschneiden, erfolgt, wobei die Kontur ohnehin frei wählbar ist.
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Besonders bevorzugt werden die Verbindungsstege, insbesondere mit den Trägerwangen, im Speziellen die Verbindungszapfen mit dem Bereich der Trägerwangen mit der Zapfenaufnahme verstemmt. Das Verstemmen ist ein besonders kostengünstiges, umformtechnisches Fügeverfahren. Alternativ hierzu können die Verbindungsstege mit den Trägerwangen auch stoffschlüssig, wie zum Beispiel mit Schweißen, insbesondere Laserschweißen, miteinander verbunden werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Trägerwangen als flache Metallblechbauteile ausgebildet. Dadurch, dass bei den Trägerwangen auf einen formgebenden Umformvorgang verzichtet wird, können diese ebenfalls besonders kostengünstig hergestellt werden. Es ist allerdings möglich, dass die Trägerwangen, insbesondere im Bereich der Zapfenaufnahmen Prägungen aufweisen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung des vorgesehen, dass die Trägerwangen als Gleichteile ausgebildet sind, was die Fertigungskosten und/oder Lagerkosten reduziert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit einem Planetenträger, wobei der Planetenträger das Planetenträgergehäuse aufweist, wie dieses zuvor beschrieben wurde. Bei dem Fahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Antriebsgetriebe des Fahrzeugs. Das Fahrzeuggetriebe und insbesondere der Planetenträger können einem Übersetzungsgetriebe, einem Untersetzungsgetriebe, einem Summationsgetriebe und/oder einem Differentialgetriebe zugeordnet sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeuggetriebe als eine elektrische Achse für das Fahrzeug ausgebildet.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische, dreidimensionale Darstellung eines Planetenträgers mit einem Planetenträgergehäuse als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische, axiale Draufsicht auf den Planetenträger der 1;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung des Planetenträgers der vorhergehenden Figuren;
- 4 a, b eine schematische, dreidimensionale Darstellung von dem Verbindungssteg aus dem Planetenträgergehäuse der vorhergehenden Figuren vor und nach einem Umformschritt, insbesondere Biegeschritt;
- 5 a, b, c verschiedene Ansichten der Trägerwange des Planetenträger Gehäuses;
- 5 d eine Detailansicht der Aufnahme in der Trägerwange für einen Verbindungszapfen des Verbindungssteaks, jeweils der vorhergehenden Figuren;
- 6 a, b, c eine Illustration der Montage des Planetenträgergehäuses der vorhergehenden Figuren;
- 7 a, b eine Illustration des umformtechnischen Fügeverfahren zur Verbindung der Trägerwangen mit den Verbindungsstegen zur Fertigung des Planetenträgergehäuses der vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung einen Planetenträger 1 für ein Fahrzeuggetriebe 2 eines Fahrzeugs. Das Fahrzeuggetriebe 2 kann beispielsweise als ein Differenzialgetriebe oder Ganggetriebe ausgebildet sein. Insbesondere bildet das Fahrzeuggetriebe 2 einen Teil eines Antriebsstrangs in dem Fahrzeug, zum Beispiel in einem elektrifizierten und/oder kraftstoffgetriebenen Fahrzeug, wie einen PKW, LKW etc..
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Der Planetenträger 1 weist ein Planetenträgergehäuse 3 auf, wobei das Planetenträgergehäuse 3 eine erste Trägerwange 4a und eine zweite Trägerwange 4b umfasst. Der Planetenträger 1 und/oder das Planetenträgergehäuse 3 definiert/definieren eine Hauptdrehachse 100.
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Zwischen den Trägerwangen 4a, b sind eine Mehrzahl, in diesem Ausführungsbeispiel drei Verbindungsstege 5 angeordnet, wobei die Verbindungsstege 5 die Trägerwangen 4 a, b als eine erste Funktion voneinander beabstanden und als zweite Funktion miteinander verbinden. Der Planetenträger 1 weist ferner mehrere, in diesem Beispiel drei Planetenräder 6 auf, welche drehbar in einem Teilkreis um die Hauptdrehachse 100 in Umlaufrichtung regelmäßig beabstandet angeordnet sind. In Umlaufrichtung wechseln sich die Verbindungsstege 5 und die Planetenräder 6 ab. Die Planetenräder 6 sind als Zahnräder ausgebildet und tragen eine Schrägverzahnung 7. Die Planetenräder 6 sind über Bolzen 8 drehbar an dem Planetenträgergehäuse 3 festgelegt und zwischen den Trägerwangen 4a, b angeordnet. Die Drehachsen der Planetenräder 6 sind parallel zu der Hauptdrehachse 100 ausgerichtet.
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Die 2 zeigt eine schematische, axiale Draufsicht auf den Planetenträger 1 in der 1. Aus dieser Darstellung ist zu erkennen, dass die Trägerwangen 4a, b am Außenumfang kreisrund ausgebildet sind. Ferner ist zu erkennen, dass diese am Innenumfang eine kreisrunde Durchgangsöffnung 9 aufweisen, wobei durch die Durchgangsöffnung 9 eine Antriebswelle oder Abtriebswelle durchgeführt werden kann. Die jeweilige Welle kann ein nicht gezeigtes Sonnenrad tragen, welches mit den Planetenrädern 6 kämmt. Ferner sind die Trägerwangen 4 a, b so dimensioniert, dass die Planetenräder 6 am Außenumfang überstehen, so dass diese mit einem nicht dargestellten Hohlrad kämmen können. In Abhängigkeit der Ausführungsform kann das Fahrzeuggetriebe somit das Sonnenrad und/oder das Hohlrad aufweisen.
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Die 3 zeigt einen Querschnitt durch den Planetenträger 1 entlang der Schnittlinie 101 der 2. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass die Bolzen 8 als Hohlbolzen mit einer Ölzuführung ausgebildet sind. Auf den Bolzen 8 ist ein Nadellager 10 angeordnet, welches das Planetenrat 6 drehbar gelagert.
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Die 4 a, b illustrieren die Herstellung der Verbindungsstege 5. In der 4 a ist ein flaches und/oder ebenes Metallblechbauteil 11 gezeigt, wobei das Metallblechbauteil 11 bereits durch eine trennende Bearbeitung konturiert ist. Das Metallblechbauteil 11 stammt aus einem ebenen Metallblech oder einer Metalltafel, beispielsweise mit einer Dicke von mindestens 2 mm. Das Metallblechbauteil 11 ist beispielsweise als ein Stanzteil ausgebildet.
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Das Metallblechbauteil 11 weist an seinen später axialen Außenseiten jeweils drei Verbindungszapfen 12 auf, welche in Draufsicht auf das Metallblechbauteil 11 als Rechteckbereiche ausgebildet sind. Ferner weist das Metallblechbauteil 11 Fensterbereiche 13 auf, welche als randseitig geschlossene Fenster ausgebildet sind und welche das Gewicht des Verbindungsstegs 5 reduzieren. Ausgehend von dem flachen Metallblechbauteil 11 wird dieses in einem nachfolgenden Fertigungsschritt in einer Dimension gebogen, so dass dieses in späterer axialer Draufsicht ein Segment von einem Kreisringbereich bildet. Der Krümmungsradius entspricht - wie sich insbesondere aus der 2 ergibt - dem Radius zu der Hauptdrehachse 100. Somit sind die Verbindungszapfen 12 koaxial zu der Hauptdrehachse 100 und/oder konzentrisch zu dem Außenumfang der Trägerwangen 4 a, b angeordnet. In axialer Draufsicht nehmen die die Verbindungszapfen 12 nach dem Biegevorgang die Form von einem Segment eines Kreisrings ein.
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In den 5 a, b, c, d sind die Trägerwangen 4 a, b in verschiedenen Darstellung gezeigt. Die 5 a zeigt einen Querschnitt, die 5 b zeigt eine axiale Draufsicht, die 5 c zeigt eine Detailvergrößerung und die 4 d zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Trägerwange 4 a, b. Aus der 4 a ist zu entnehmen, dass die Trägerwangen 4 a, b ebenfalls als ein flaches und/oder ebenes Metallblechbauteil ausgebildet ist, wobei deren Kontur ebenfalls durch ein trennendes Verfahren, insbesondere Stanzen, erzeugt ist. In der Kontur sind Bolzenaufnahmen 14 dargestellt, welche in einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser in diesem Fall um 120° versetzt zueinander angeordnet sind. Randseitig sind komplementär zu den Verbindungszapfen 12 der Verbindungsstege 5 Aufnahmen 15 zur Aufnahme der Verbindungszapfen 12 angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die Aufnahmen 14 ebenfalls einen freien Öffnungsquerschnitt aufweisen, welcher die Form eines Segments von einem Kreisring hat. Damit können die Verbindungszapfen 12 in der gekrümmten Form toleranzarm von den Aufnahmen 15 gehalten werden. Aus der 5 c ist ersichtlich, dass die Aufnahmen 15 an der Ausgangsseite eine Schräge aufweisen, um bei den späteren Fügevorgang Material von den Verbindungszapfen 12 aufnehmen zu können. Die Trägerwangen 4 a, b sind als Gleichteile ausgebildet, so das eine kostengünstige Fertigung möglich ist.
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Die 6 a, b, c zeigen die Montage des Planetenträgergehäuses 3. In der 6 a sind die Komponenten des Planetenträgergehäuses 3 dargestellt, nämlich die zwei Trägerwangen 4 a, b sowie drei Verbindungsstege 5. Die Verbindungszapfen 12 der Verbindungsstege 5 werden in die Aufnahmen 15 eingeführt, wie dies in der 6 b gezeigt ist. Dadurch ist das Planetenträgergehäuse 3 bereits vormontiert, wobei die Komponenten toleranzarm zueinander angeordnet. In der 6 c ist das Planetenträgergehäuse 3 gezeigt, wobei die Verbindungszapfen 12 mit den Trägerwangen 4 a, b durch einen Umformprozess im Bereich der Aufnahmen 14 gefügt sind.
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In der 7a, b ist der Fügeprozess im Querschnitt dargestellt. Die 7 a zeigt den vormontierten Zustand des Planetenträgergehäuses 3 im Bereich der Verbindungsstege 5. Die Verbindungszapfen 12 sind in die Aufnahmen 15 eingeführt. Nach der Vormontage erfolgt beidseitig durch ein Umformwerkzeug eine Umformung mit einer Umformkraft in axialer Richtung, welche auf die freien Stirnflächen der Verbindungszapfen 12 drückt. Insbesondere und um eine Verschiebung der vormontierten Baugruppe des Planetenträgergehäuses 3 zu vermeiden, werden die gegenüberliegenden Verbindungszapfen 12 zeitgleich umgeformt. Das Umformen entspricht zum Beispiel einem Verstemmprozess. Dabei tritt ein Werkstofffluss von den Verbindungszapfen 12 in die Aufnahmen 15 ein, so dass - wie dies in der 7 b dargestellt ist - die Verbindungsstege 5 mit den Trägerwangen 4a, b kraft- und formschlüssig verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- Fahrzeuggetriebe
- 3
- Planetenträgergehäuse
- 4a, b
- Trägerwangen
- 5
- Verbindungsstege
- 6
- Planetenräder
- 7
- Schrägverzahnung
- 8
- Bolzen
- 9
- Durchgangsöffnung
- 10
- Nadellager
- 11
- Metallblechbauteil
- 12
- Verbindungszapfen
- 13
- Fensterbereich
- 14
- Bolzenaufnahmen
- 15
- Zapfenaufnahme
- 100
- Hauptdrehachse
- 101
- Schnittlinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019106947 A1 [0003]
