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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit zumindest einem Sonnenrad, das einen Verzahnungsbereich mit einer Außenverzahnung aufweist, mit zumindest einem koaxial und verdrehbar zu dem Sonnenrad angeordneten Planetenträger, wobei zwischen dem Planetenträger und dem Sonnenrad eine Gleithülse angeordnet ist, die zum einen eine Anschlagfläche zum Begrenzen einer Axialverlagerung des Sonnenrades aufweist und zum anderen eine hohlzylindrische Radialanschlagfläche zum Begrenzen einer Radialverlagerung des Sonnenrades besitzt, wobei des Weiteren am Sonnenrad ein Axialanschlag zum bedarfsweisen in Kontakt gelangen mit der Axialanschlagfläche der Gleithülse vorhanden ist.
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Üblicherweise werden Planetengetriebe an einem stillstehenden Gehäuse gelagert. Bei einer Ausgestaltung eines Planetengetriebes als Differenzial, haben sich in den letzten Jahren sog. O-Anordnungen bewährt. Diese haben Vorteile in puncto Stabilität gegenüber vorher verwendeten klassischen X-Anordnungen.
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Planetenradgetriebe sind bspw. aus der
DE 10 2009 032 286 A1 bekannt. Das dort offenbarte Planetenradgetriebe weist zwei Sonnenräder auf, von denen jedes Sonnenrad mit einem Satz Planetenräder in Eingriff steht, die von einem Planetenradträger getragen werden. Dabei werden die Sonnenräder durch die im Betrieb beim Eingriff mit den Planetenrädern wirkenden Zahnkräfte radial zentriert. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung aus, dass die Zentrierung im lastfreien Zustand nicht oder nur unzureichend gewährleistet ist, so dass die Position der Sonnenräder sehr weit aus der radialen Mittelposition geraten kann. Außerdem können im Betrieb trotz der wirkenden Zahnkräfte Ungleichgewichte an den Sonnenrädern auftreten. Zudem sind Fluchtungsfehler zwischen Sonnenrad und Planetenradträger möglich. All dies führt zu einem erhöhten Verschleiß und einer erhöhten Geräuschbildung. Dies gilt umso mehr, wenn große Kräfte zwischen Planetenrädern und Sonnenrädern übertragen werden, wie insbesondere bei einem Differenzial.
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Ähnliche Getriebekombinationen sind bspw. aus der
DE 10 2008 027 992 A1 bekannt. Dort ist eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb offenbart. Diese Antriebsvorrichtung ist für den Quereinbau vorgesehen, bei der ein Achsdifferenzial und ein Zwischenachsdifferenzial baulich kombiniert in einem Getriebegehäuse ausgebildet sind, wobei die Differenziale als Stirnrad-Planetengetriebe ausgeführt sind, mit einem ersten Steg als Eingangselement des Zwischenachsdifferenzials, der über die Planetenräder auf das Sonnenrad als das eine Ausgangselement und über ein Außenrad auf das Achsdifferenzial als das andere Ausgangselement abtreibt, wobei das Außenrad über den Steg des Achsdifferenzials und dessen Planetenräder auf Ausgangselemente zu den Achswellen abtreibt. Diese Druckschrift propagiert, dass die beiden Differenziale getriebetechnisch so ausgeführt sind, dass sie einen gemeinsamen Steg aufweisen. Ein Stirnraddifferenzial und ein Planetengetriebe als Überlagerungsstufe werden somit kombiniert. Über die Überlagerungsstufe wird jedoch Drehmoment von einer Vorderachse auf ein Hinterachsdifferenzial des Kraftfahrzeuges abgeleitet.
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Ein weiteres Planetengetriebe ist auch aus der
US 4574658 bekannt, bei der jedoch ein Planetengetriebe mit einer Stirnrad-Überlagerungsstufe kombiniert wird. Ein Sonnenrad des Planetengetriebes wird über einen zusätzlichen Stirnradabschnitt durch ein vom Planetengetriebe separates Ritzel angetrieben.
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Auch die Druckschriften
DE 2031654 A1 und
GB 1212630 A offenbaren Getriebekombinationen, in denen unterschiedliche Getriebestufen miteinander verbunden werden. Insbesondere wird u.a. eine drehsteife Verbindung offenbart, die eine Getriebestufe darstellt, mit zwei zusammenwirkenden Getriebeelementen, die jeweils ein Ringelement tragen, das eine sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das mit dem Ringelement des anderen Getriebeelementes eine drehsteife Kopplung herstellt, wobei die Ringelemente aus Blech gefertigt sind und in ihrem zylindrischen Fortsatz axial verlaufende, zahnartige Eindrückungen aufweisen, die nach Art einer Teilverzahnung in gegenseitigem Eingriff stehen.
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Ein ähnliches Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge ist auch aus der
DE 10 2007 017 185 B4 bekannt, in der ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Differenzial offenbart wird, das über Ausgleichselemente auf zwei Abtriebswellen abtreibt, wobei das Abtriebsmoment an den Abtriebswellen mittels eines durch Planetenradgetriebe gebildeten, mit den Abtriebswellen mittelbar oder unmittelbar trieblich verbunden über Überlagerungsgetriebe und einer angekoppelten Antriebsmaschine veränderbar ist und wobei die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes derart ausgelegt ist, dass bei Gleichlauf der Abtriebswellen die Antriebsmaschine still steht. Zur Verbesserung der Umverteilung in puncto Präzision und schnellerem Ansprechen bzgl. der Abtriebsmomente bei einer baulich günstigen Konstruktion des Überlagerungsgetriebes und der Antriebsmaschine wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass dem Überlagerungsgetriebe zumindest ein mit dem Differenzial zusammenwirkendes Moment reduzierendes Umlaufgetriebe vorgeschaltet ist.
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Die bisher bekannten Planetenradgetriebe und Getriebekombinationen haben jedoch den Nachteil, dass sie aus sehr vielen Bauteilen bestehen und relativ viel Bauraum benötigen. Das Herstellen ist relativ kostenintensiv und die Montage relativ aufwändig.
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Die momentan favorisierte, aktuelle Konstruktion von Leichtbaudifferenzialen ist so gestaltet, dass die Hauptlagerung eine sog. O-Anordung aufweist, d.h. ein Differenzialgehäuse ist an Außenringen eines Wälzlagers fixiert, wobei die Sonnenräder über separate Stützhülsen axial geführt sind. Dies ist sicherlich kein Nachteil, sondern stellt aus heutiger Sicht ein Optimum dar. Allerdings gibt es immer noch auch Anforderungen nach klassischen X-Anordnungen, trotz gewissen Nachteilen bzgl. Reibung und Steifigkeit.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei einer klassischen X-Lageranordnung, also bei einem Verbauen von Wälzlagern, insbesondere Schrägkugel- oder Kegellagern in X-Anordung Reibungsnachteile und Steifigkeitsverlust zu minimieren oder gar zu beseitigen.
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Eine alternative Konstruktion mit entsprechender Abstützung der Sonnen als bisher bekannt ist gewünscht. Es sollen Lagerpostionen gefunden werden, um eine maximale Stützbreite zu erzielen, und axial möglichst weit voneinander beabstandet zu sein. Dadurch wird die axiale Positionierung der Sonnenräder / Sonnen problematisch, so dass genau hier eine neue Lösung aufzufinden ist. Hierin besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Planetengetriebe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Axialanschlag des Sonnenrades in Axialrichtung vom Verzahnungsbereich des Sonnenrades weg beabstandet ist. Eine solche Gestaltung einer axialen Anlaufgeometrie wird gefunden, die keinen hohen Gewichtszuwachs bedeutet. Das Sonnenrad kann nach wie vor sehr leicht bauen.
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Sollte das Gewicht keine große Rolle spielen, kann auch generell ein einfacher Absatz an der Sonne vorgesehen werden. Dies führt allerdings unweigerlich zu mehr Gewicht an dem Sonnenrad, was in diesem hier abgebildeten Erfindungsfall jedoch vermeidbar ist. Eine axiale Abstützung eines Sonnenrades in einem Ausgleichsgetriebe mit einer Stirnverzahnung und einer Hauptlagerung in X-Anordung wird dadurch zielgerecht möglich.
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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 Abstand des Axialanschlages vom wälzlagernächsten Bereich der Außenverzahnung des Sonnenrades mehr als die Verzahnungslänge im Bereich der Außenverzahnung des Sonnenrades ist, vorzugsweise 1,5, 1,8, 2,0, 2,2, 2,5 bis 3,0 mal so groß. Auch ist es von Vorteil, wenn der besagte Abstand in etwa dem Innendurchmesser des Sonnenrades im Bereich des Schafts des Sonnenrades entspricht.
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Auch ist es von Vorteil, wenn der Planetenträger aus zwei Planetenträgerhälften aufgebaut ist, die vorzugsweise zueinander symmetrisch ausgestaltet sind, also zu einer Transversalebene spiegelsymmetrisch ausgestaltet sind und einen zumindest teilweise in Axialrichtung verlaufenden Übergangsbereich zwischen einem Anbindungsbereich an einem Stirnrad und einem Lagerbereich für das Wälzlager aufweist. Der Übergangsbereich kann schräg zur Radial- und Axialrichtung ausgebildet sein.
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Es ist auch von besonderem Vorteil, wen die Gleithülse aus Einsatzstahl besteht und / oder einsatzgehärtet ist. Der Verschleiß kann dadurch minimiert werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Gleithülse als insbesondere spanlos gefertigtes Tiefziehblechteil ausgebildet ist. Die Fertigungszeiten lassen sich dadurch reduzieren, was sich positiv auf die Fertigungskosten auswirkt.
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Damit selbst bei häufiger auftretendem Rotieren des Schafts des Sonnenrades relativ zum Planetenträger, insbesondere im Einsatzfall eines Differenzials, kein großer Verschleiß auftritt, ist es von Vorteil, wenn die Radialanschlagfläche Gleitlagereigenschaften zum reibungsarmen Lagern eines Schaftbereichs des Sonnenrades aufweist.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn ein Schmiermittelreservoir oder mehrere Schmiermittelreservoirs auf der dem Schaft des Sonnenrades zugewandten Seite des die Radialanschlagfläche ausbildenden Gleithülsenendabschnitts vorhanden ist / sind. Die Reibung zwischen den Reibungspartnern kann dann reduziert werden.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Schmiermittelreservoirs als Sacklöcher oder vorzugsweise spanlos gefertigte Durchgangslöcher oder wenigstens abschnittsweise in Axialrichtung verlaufende Nuten / Kerben, etwa mäanderartige Schlitze ausgebildet sind. Öltaschen und Ölreservoirs lassen sich dann vorhalten. Die Durchgangslöcher können auch als Bohrungen ausgestaltet sein.
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Die Gleiteigenschaften lassen sich weiter verbessern, wenn radial zwischen der Gleithülse und dem Schaft des Sonnenrades ein Kunststoffgleithohlzylinder vorhanden ist, etwa nach Art eines Gleitringeinsatzes.
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Die Montage wird vereinfacht, wenn der Axialanschlag vom Schaft des Sonnenrades (vorzugsweise integral oder monolithisch) gebildet ist. Alternativ, insbesondere um Gewicht einzusparen, ist es von Vorteil, wenn der Axialanschlag von einem vom Sonnenrad z.B. stofflich gleich oder unterschiedlich ausgestalteten separaten oder getrennten (Distanz-)Ring gestellt wird.
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Ein chargenweises aufeinander Abstimmen der Einzelbauteile wird erleichtert, wenn der als Abstimmring ausbildbare (Distanz-)Ring an einem Absatz (am Schaft) des Sonnenrades spielfrei anliegt.
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Die Erfindung betrifft insbesondere auch den Fall, dass das Planetengetriebe als (Leichtbau-)Stirnraddifferenzial ausgebildet ist.
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Es ist von Vorteil, wenn sich die Schmierausnehmungen unterbrechungsfrei von einem Startbereich zu einem in Axialrichtung versetzten Endbereich erstrecken oder von einem Verstärkungssteg unterbrochen sind.
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Wenn die Schmierausnehmungen als durchgehende Nute ausgebildet sind oder eine Vielzahl von Verstärkungsstege vorhanden ist, die die Schmierausnehmungen in einzelne Schmiertaschen unterteilen, so kann ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel geschaffen werden.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Gleithülse spanlos hergestellt ist, insbesondere ein (Metall-)Blechbauteil, z.B. aus Einsatzstahl, ist.
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Als zweckmäßig hat sich herausgestellt, wenn die Schmierausnehmung als Durchgangsloch ausgebildet ist, da es sich von einer radial inneren Oberfläche bis zu einer radial äußeren Oberfläche erstreckt.
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Die Schmierausnehmung kann auch als Durchgangsloch von innen nach außen angebracht sein.
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Die Gleithülse ist ferner in den Planetenträger / den Differenzialkorb kraft- und / oder formschlüssig eingesetzt, vorzugsweise eingepresst.
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Es ist von Vorteil, wenn der Planetenträger mit einem Stirnrad verbunden ist, bspw. auf der radial äußeren Seite.
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Die Schmiertasche oder die Schmiertaschen können sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken.
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Die Konstruktion ist auch durch das spanlose oder auch spanende Herstellen des (Distanz-)Ringes gekennzeichnet, der auf dem zylindrischen Teil des Sonnenrades, also den Schaft, aufgepresst wird.
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Die Lagerhülse, die innen in dem Lagersitz des Gehäuses angebracht wird, dient somit als radiales und axiales Gleitlager. Deswegen wird die Lagerhülse auch als Gleithülse bezeichnet.
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Die Seitenfläche des Sonnenrades und die Position des (Distanz-)Ringes sind axial mindestens ca. 5mm, 7,5mm, 10 mm oder 12,5 mm voneinander beabstandet.
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Es kann als Ausgleichsgetriebe mit einer Hauptlagerung in X-Anordung eingesetzt werden. Bei Ausgestaltung als Ausgleichsgetriebe / Differenzialgetriebe, insbesondere als Stirnraddifferenzialgetriebe, können zwei Sonnenräder direkt nebeneinander angeordnet werden, wobei deren Ausgleichsverzahnung vorzugsweise über zwei Verzahnungsebenen verfügt. Das heißt, die Außenverzahnung des einen Sonnenrades ist radial weiter außen als die Außenverzahnung des anderen Sonnenrades, wobei jedoch dasselbe Zahnradmodul bei beiden Außenverzahnungen vorliegt. Der Verzahnungskontakt zwischen den als Ausgleichsrädern fungierenden Planetenrädern ist vorzugsweise radial über der kleineren Sonne vorhanden.
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Die Erfindung betrifft letztlich ein Differenzialgetriebe, insbesondere ein Leichtbaudifferenzial. Es wird klassische X-Anordnung eines herkömmlichen Leichtbaudifferenzials so weitergebildet, dass eine leichtbauende axiale Anlaufgeometrie ermöglicht wird. Die Anlaufgeometrie ist als Ring ausgestaltet, der auf dem zylindrischen Teil der Sonne angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei wird ein erstes Ausführungsbeispiel näher betrachtet. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes, als Leichtbaustirnraddifferenzial ausgebildetes Planetengetriebe,
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2 eine Vergrößerung des Bereichs II aus 1,
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3 eine perspektivische Darstellung der in den 1 und 2 verwendeten Gleithülse zwischen einer Planetenträgerhälfte und einem Schaft eines Sonnenrades, insbesondere radial dazwischen, und
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4 der im Axialanschlag mit der Gleithülse aus 3 geratende (Distanz-)Ring in singulärer perspektivischer Darstellung.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1 dargestellt. Das Planetengetriebe weist zumindest ein Sonnenrad 2 auf. Um genau zu sein, sind zwei Sonnenräder 2 vorhanden. Jedes Sonnenrad kämmt mit einem Planetenrad 3, von denen eines in 1 dargestellt ist. Je ein Planetenrad des einen für das eine Sonnenrad 2 vorgesehenen Planetenradsatzes kämmt mit einem anderen Planetenrad des anderen Planetenradsatzes, der zum in Kontakt gelangen mit dem anderen Sonnenrad 2 vorgesehen ist. Die jeweiligen Planetenräder 3 berühren sich in einer Transversalebene durch das umfangskleinere Sonnenrad 2.
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Jedes der Sonnenräder 2 weist einen Verzahnungsbereich 4 auf. Im Verzahnungsbereich 4 ist eine Außenverzahnung 5 vorhanden. Die Sonnenräder 2 sind koaxial und verdrehbar innerhalb eines Planetenträgers 6 angeordnet. Der Planetenträger 6 weist eine erste Planetenträgerhälfte 7 und eine zweite Planetenträgerhälfte 8 auf. Durch beide Planetenträgerhälften 7 und 8 ragt ein Hohlbolzen 9, auf welchem die Planetenräder 3 gelagert sind. Der Hohlbolzen 9 ist durch eine Lagerhülse 10 in der jeweiligen Planetenträgerhälfte 7 bzw. 8 gelagert. Der Planetenträger 6 weist einen Übergangsbereich auf, der mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet ist. Dieser Übergangsbereich 11 ist eine axiale Erweiterung des Planetenträgers 6.
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Jedes Sonnenrad 2 weist einen Schaft 12 auf, der in Kontakt mit einer Gleithülse 13 steht. Die Gleithülse 13 weist eine innere Radialanschlagfläche 14 auf. Die Gleithülse 13 weist aber auch eine Axialanschlagfläche 15 auf. Diese Axialanschlagfläche 15 der Gleithülse 13 ist zum in Kontakt gelangen mit einem Axialanschlag 16 vorgesehen.
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Der Axialanschlag 16 ist als (Distanz-)Ring 17 ausgebildet. Der (Distanz-)Ring 17 kann auch als Abstimmring ausgebildet sein, also unterschiedliche Dicken aufweisen. Dadurch ein chargenweises Abstimmen erleichtert. Die Berührung der Radialanschlagfläche 14 der Gleithülse 13 von der Umfangsfläche des Schafts 12 des Sonnenrades 2 ist auch in 2 gut zu erkennen. Dort ist auch ersichtlich, dass der (Distanz-)Ring 17 an einem Absatz 18 des Schafts 12 des Sonnenrades 2 spielfrei anliegt. Die spanlos hergestellte, tiefgezogene Gleithülse 13 ist im Normalfall beabstandet von der Kontaktfläche 19 auf der der Gleithülse 13 zugewandten Seite des (Distanz-)Ringes 17.
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Der (Distanz-)Ring kann spanend oder spanlos hergestellt sein und auf den Schaft 12 aufgepresst sein. Zwischen dem Sonnenrad / der Sonne 2 und dem (Distanz-)Ring 17 besteht ein Pressverband.
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In 3 ist die Hohlbauart der Gleithülse 13 gut zu erkennen, genauso wie die Radialanschlagfläche 14 und die Axialanschlagfläche 15.
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In 4 ist der massiv gefertigte (Distanz-)Ring 17 mit vorbestimmter Dicke zu erkennen. Es ist möglich, dass die Dicke variabel gehalten ist, bevorzugt ist jedoch eine gleichbleibende Dicke.
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Zurückkommend auf 1 ist der Abstand des Axialanschlages 16 von dem Verzahnungsbereich 4 mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Sonnenrad
- 3
- Planetenrad
- 4
- Verzahnungsbereich
- 5
- Außenverzahnung
- 6
- Planetenträger
- 7
- erste Planetenträgerhälfte
- 8
- zweite Planetenträgerhälfte
- 9
- Hohlbolzen
- 10
- Lagerhülse
- 11
- Übergangsbereich des Planetenträgers
- 12
- Schaft des Sonnenrades
- 13
- Gleithülse
- 14
- Radialanschlagfläche der Gleithülse
- 15
- Axialanschlagfläche der Gleithülse
- 16
- Axialanschlag
- 17
- (Distanz-)Ring
- 18
- Absatz
- 19
- Kontaktfläche des (Distanz-)Ringes
- 20
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009032286 A1 [0003]
- DE 102008027992 A1 [0004]
- US 4574658 [0005]
- DE 2031654 A1 [0006]
- GB 1212630 A [0006]
- DE 10333880 A1 [0007]
- DE 10333879 A1 [0007]
- DE 102007017185 B4 [0008]
