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Auf die Offenbarung der JP-Anmeldung-2002-190385,
eingereicht am 28. Juni 2002, einschließlich ihrer Beschreibung, ihrer
Zeichnungen und ihrer Zusammenfassung wird hierin in ihrer Gesamtheit
durch Verweis Bezug genommen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Innenkeilverzahnungselement, durch das ein Keilverzahnungsabschnitt
auf einer Innenfläche
eines zylindrischen Abschnitts bereitgestellt wird und ein Verfahren
zu seiner Herstellung.
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Innenkeilverzahnungselemente, durch
die ein Keilverzahnungsabschnitt auf einer Innenfläche eines
zylindrischen Abschnitts bereitgestellt wird, werden z.B. in Automobilteilen
und für ähnliche
Zwecke weit verbreitet verwendet. Für das Innenkeilverzahnungselement
wird allgemein ein Material mit einem zylindrischen Abschnitt verwendet,
und das Keilverzahnungselement wird durch Räumen, d.h. durch ein spanabhebendes
Bearbeitungsverfahren, auf einer Innenfläche des zylindrischen Abschnitts ausgebildet.
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Wenn ein Innenkeilverzahnungselement durch
Räumen
hergestellt wird, treten jedoch die folgenden Probleme auf.
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Räumwerkzeuge
sind sehr teuer, und der Räumprozeß ist zeitaufwendig.
Daher ist es schwierig die Bearbeitungskosten für den Keilverzahnungsabschnitt
zu senken. Außerdem
werden durch Räumen
perforierte Nuten ausgebildet, weil ein Werkzeug in einer Richtung
entlang einer axialen Richtung bewegt wird, so daß an den
Rändern
der Nuten Grate erzeugt werden können,
wenn das Werkzeug entfernt wird. In diesen Fällen ist ein Entgratungsvorgang
erforderlich, so daß die
Bearbei tungskosten aufgrund des zusätzlichen Arbeitsvorgangs zunehmen.
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Ein Keilverzahnungsabschnitt kann
auch durch einen Kaltverformungsprozeß hergestellt werden. Durch
Ausbilden eines perforierten Keilverzahnungsabschnitts durch Kaltverformung
werden jedoch Grate an Flanken des Keilverzahnungsabschnitts erzeugt.
Daher ist auch in diesem Fall ein Entgratungsvorgang erforderlich,
so daß die
Bearbeitungskosten aufgrund des zusätzlichen Arbeitsvorgangs zunehmen.
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Außerdem wird, wenn der Entgratungsvorgang
durch einen Schneidvorgang ausgeführt wird, der Schneidvorgang
unterbrochen, weil das Schneidwerkzeug abwechselnd Flanken zwischen
Erhöhungen
und Vertiefungen des Keilverzahnungsabschnitts passiert, so daß auch die
extrem verkürzte Lebensdauer
des Schneidwerkzeugs ein Problem darstellt.
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Hinsichtlich der vorstehend erwähnten Probleme
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Innenkeilverzahnungselement
und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, für die kein
Entgratungsvorgang erforderlich ist, so daß die Bearbeitungskosten gesenkt
werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 weist das Innenkeilverzahnungselement
einen Keilverzahnungsabschnitt und einen ringförmigen Restdickenabschnitt
auf einer Innenumfangsfläche
eines zylindrischen Abschnitts auf. Außerdem sind die vertieften
Abschnitte des Keilverzahnungsabschnitts an einem Endabschnitt durch
den ringförmigen
Restdickenabschnitt geschlossen. D.h., im erfindungsgemäßen Innenkeilverzahnungselement
erstrecken sich die vertieften Abschnitte des Keilverzahnungsabschnitts nicht
durch beide Enden, sondern sind an einem Endabschnitt geschlossen.
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Indem eine solche Struktur verwendet
wird, ist kein Prozeß zum Öffnen der
vertieften Abschnitte am einen Endabschnitt erforderlich, wenn das
Innenkeilverzahnungselement hergestellt wird, so daß Gratbildung
verhindert und ein Entgratungsvorgang vermieden werden kann. Dadurch
können
die Fertigungskosten gesenkt werden.
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Gemäß Anspruch 2 wird eine Form
verwendet, die einen ringförmigen
Restdickenabschnitt aufweist, so daß, wenn die nach außen weisenden
Flankenflächen
in der axialen Richtung am einen Endabschnitt des zylindrischen
Abschnitts geschnitten werden, ein kontinuierlicher und glatter
Schneidvorgang ausgeführt
werden kann, ohne daß der Schneidvorgang
intermittierend erfolgt. Außerdem kann
vermieden werden, daß die
Lebensdauer des für
den Schneidvorgang verwendeten Schneidwerkzeugs verkürzt ist.
Daher ist der ringförmige
Restdickenabschnitt insbesondere dann wirksam, wenn durch den Schneidvorgang
Schneidkantenflächen erzeugt
werden müssen.
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Außerdem werden die Schneidkantenflächen auf
Randflächen
des ringförmigen
Restdickenabschnitts ausgebildet, so daß eine gleichmäßige Ringform
oder eine Zahnradform erhalten wird. Daher ist, wenn das Keilverzahnungselement
z.B. als Bezugsebene oder -fläche
zum Bereitstellen eines Lagers verwendet wird, eine bessere Stabilisierung des
Kontaktzustands. mit dem Lager möglich,
und die Funktion oder Leistungsfähigkeit
des Innenkeilverzahnungselements kann verbessert werden.
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Beim Herstellungsverfahren gemäß Anspruch
3 werden der Keilverzahnungsabschnitt und der ringförmige Restdickenabschnitt
durch einen Kaltverformungsprozeß ausgebildet. D.h., der Kaltverformungsprozeß wird so
ausgeführt,
daß die
vertieften Abschnitte des Keilverzahnungsabschnitts sich nicht durch
beide Enden erstrecken, sondern an dem einen Endabschnitt durch
den ringförmigen Restdickenabschnitt
geschlossen sind.
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Daher kann, wenn der Keilverzahnungsabschnitt
durch einen Kaltverformungsprozeß ausgebildet wird, das Auftreten
von Graten an den Endabschnitten des Keilverzahnungsabschnitts zuverlässig verhindert
werden.
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Weil kein Entgratungsprozeß erforderlich
ist, können
die Fertigungskosten des Innenkeilverzahnungselements gesenkt werden.
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Gemäß Anspruch 4 kann ein glatter
Bearbeitungsvorgang ausgeführt
werden, und es kann ein Innenkeilverzahnungselement mit einer verbesserten Funktion
oder Leistungsfähigkeit
bereitgestellt werden.
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Gemäß Anspruch 5 kann durch Ausführen eines
Kaltverformungsprozesses, in dem ein Außenumfangsformwerkzeug, ein
Endabschnittformwerkzeug und ein Keilverzahnungsformwerkzeug in
Kombination verwendet werden, die Form des zylindrischen Abschnitts
leicht ausgebildet werden.
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Außerdem können Teile mit einem kranzförmigen Flanschabschnitt
an einem Endabschnitt eines zylindrischen Abschnitts, z.B. eine
Trägerabdeckung,
die einen Teil eines Planetengetriebes eines Automatikgetriebes
bildet, oder verschiedene andere Teile als Innenkeilverzahnungselement
verwendet werden.
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1 zeigt
eine perspektivische Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform
eines Innenkeilverzahnungselements;
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2 zeigt
eine erläuternde
Ansicht zum Darstellen von zwischen einem Endformwerkzeug und einem
Außenumfangsformwerkzeug
angeordneten Material zum Ausführen
eines Kaltverformungsprozesses zum Herstellen des Innenkeilverzahnungselements
von 1;
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3 zeigt
eine erläuternde
Darstellung eines Zustands gemäß der ersten
Ausführungsform unmittelbar
nachdem das Material kaltverformt wurde, wobei ein Keilverzahnungsformwerkzeug
relativ vorwärtsbewegt
wurde;
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4 zeigt
eine erläuternde
Darstellung eines Zustands gemäß der ersten
Ausführungsform,
in dem ein Innenkeilverzahnungselement nach dem Kaltverformungsprozeß herausgeschlagen
wird;
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5 zeigt
eine erläuternde
Darstellung der Querschnittsform der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Innenkeilverzahnungselements unmittelbar
nach dem Kaltverformungsprozeß;
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6 zeigt
eine erläuternde
Darstellung der Querschnittsform der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Innenkeilverzahnungselements nach
einem Schneidprozeß;
und
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7 zeigt
eine erläuternde
Darstellung eines Zustands, in dem eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Innenkeilverzahnungselements
in einem Planetengetriebe angeordnet ist.
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend wird eine erste Ausführungsform
eines Innenkeilverzahnungselements und ein Verfahren zu seiner Herstellung
unter Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt,
weist eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Innenkeilverzahnungselements 1 einen
zylindrischen Abschnitt 2 auf, durch den eine Durchgangsöffnung 29 bereitgestellt
wird, und einen Keilverzahnungsabschnitt 20, durch den
alternierend erhöhte
Abschnitte 21 und zwischen den erhöhten Abschnitten 21 angeordnete
vertiefte Abschnitte 22 bereitgestellt werden, die entlang
einer axialen Richtung auf einer Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 2 angeordnet
sind.
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Ein ringförmiger Restdickenabschnitt 23 mit einer
im wesentlichen kreisförmigen
Innenfläche weist
einen Innendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser der erhöhten Abschnitte 21 gleicht,
und ist an einem Endabschnitt 201 des zylindrischen Abschnitts 2 angeordnet.
Die vertieften Abschnitte 22 sind an einem anderen Endabschnitt 202 offen
und an dem einen Endabschnitt 201 durch den ringförmigen Restdickenabschnitt 23 geschlossen.
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Nachstehend wird diese Struktur ausführlich beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt,
bildet diese Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Innenkeilverzahnungselements
eine Trägerabdeckung
für ein
Planetengetriebe eines Automatikgetriebes und weist außer einem
an dem einen Endabschnitt 201 ausgebildeten kranzförmigen Flanschabschnitt 19 den
zylindrischen Abschnitt 2 auf.
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Wenn das in 2 dargestellte Innenkeilverzahnungselement 1 hergestellt
wird, wird ein Material 100 bereitgestellt, das z.B. aus
Stahl (SAPH440) besteht und einen zylindrischen Abschnitt 2 aufweist, durch
das nicht nur der Flanschabschnitt 19 bereitgestellt wird,
sondern auch die Durchgangsöffnung 29.
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Außerdem wird der Keilverzahnungsabschnitt 20 durch
Ausführen
eines Kaltverformungsprozesses bezüglich des zylindrischen Abschnitts 2 dieses
Materials 100 auf der Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 2 ausgebildet,
und der ringförmige Restdickenabschnitt 23 wird
an dem einen Endabschnitt 201 des zylindrischen Abschnitts 2 ausgebildet.
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Im einzelnen werden, wie in den 2 bis 5 dargestellt ist, folgende Werkzeuge
verwendet: ein Außenumfangsformwerkzeug 51,
das eine Außenumfangsfläche des
zylindrischen Abschnitts 2 stützt; ein Endabschnittformwerkzeug 52,
das einen Endabschnitt 201 des zylindrischen Abschnitts 2 stützt; und
ein Keilverzahnungsformwerkzeug 53, durch das ein Keilverzahnungserzeugungsabschnitt 531 bereitgestellt
wird, der der Form des Keilverzahnungsabschnitts 20 entspricht,
und ein Säulenabschnitt 532 mit
einem Außendurchmesser,
der dem Innendurchmesser des ringförmigen Restdickenabschnitts 23 entspricht.
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Der zylindrische Abschnitt 2 wird,
wie in 2 dargestellt,
gestützt,
indem das Material 100 zwischen dem Außenumfangsformwerkzeug 51 und dem
Endabschnittformwerkzeug 52 gehalten wird.
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Anschließend wird das Keilverzahnungsformwerkzeug 53,
wie in 3 dargestellt,
relativ vorwärtsbewegt
und relativ in die Innenfläche
des zylindrischen Abschnitts 2 eingeführt. Ein Teil des Säulenabschnitts 532 des
Keilverzahnungsformwerkzeugs 53 stoppt das Keilverzahnungsformwerkzeug 53 an
einer Position im zylindrischen Abschnitt.
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Dadurch wird aus dem Material 100 das
Innenkeilverzahnungselement 1 mit einem Keilverzahnungsabschnitt 20 im
zylindrischen Abschnitt 2 und einem ringförmigen Restdickenabschnitt 23 hergestellt.
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Anschließend wird, wie in 4 dargestellt, das Innenkeilverzahnungselement 1 entfernt,
indem das Endabschnittformwerkzeug 52 relativ zurückgezogen
und ein zwischen dem Außenumfangsformwerkzeug 51 und
dem Keilverzahnungsformwerkzeug 53 angeordnetes Ausstoßelement 54 relativ vorwärtsbewegt
wird.
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Wie in 5 dargestellt
ist, werden im derart erhaltenen Innenkeilverzahnungselement 1 durch den
Kaltverformungsprozeß des
einen Endabschnitts 201 und des anderen Endabschnitts 202 des
zylindrischen Abschnitts 2 überschüssige Materialabschnitte 251 bzw. 252 ausgebildet,
die in einer axialen Richtung hervorstehen. Es sind natürlich Anwendungen
denkbar, in denen diese überschüssigen Materialabschnitte 251 und 252 verbleiben,
in der vorliegenden Ausführungsform
werden diese überschüssigen Materialabschnitte 251 und 252 jedoch
durch eine Schneidbearbeitung entfernt.
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D.h., wie in 6 dargestellt, eine durch eine Schneidbearbeitung
erzeugte Schneidkantenfläche 261 wird
auf einer Außenendfläche in der
axialen Richtung des ringförmigen
Restdickenabschnitts ausgebildet, der an dem einen Endabschnitt 201 des zylindrischen
Abschnitts 2 angeordnet ist. Außerdem wird auch eine durch
eine Schneidbearbeitung hergestellte Schneidkantenfläche 262 auf
einer Außenendfläche in der
axialen Richtung am anderen Endabschnitt 202 des zylindrischen
Abschnitts 2 ausgebildet. Jede der Schneidkantenflä chen 261 bzw.
262 wird auf einer flachen Oberfläche ausgebildet, die sich senkrecht
zur Achsenlinie des zylindrischen Abschnitts 2 erstreckt.
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D.h., in der vorliegenden Ausführungsform wird
z.B. ein vorstehend beschriebener Kaltverformungsprozeß ausgeführt, um
das Innenkeilverzahnungselement 1 herzustellen. Dabei werden,
wie durch eine relative Bewegung des Keilverzahnungsformwerkzeugs 53 dargestellt
ist, keine Grate am anderen Endabschnitt 202 des zylindrischen
Abschnitts 2 erzeugt, weil das Keilverzahnungsformwerkzeug 53 vom
anderen Endabschnitt 202 ausgehend vorwärtsbewegt wird. Außerdem wird
am einen Endabschnitt 201 durch den Säulenabschnitt 532 des Keilverzahnungsformwerkzeugs 53 die
relative Vorwärtsbewegung
des Keilverzahnungsformwerkzeugs 53 an einer Position innerhalb
des Innenabschnitts gestoppt, ohne daß das Keilverzahnungsformwerkzeug
vom zylindrischen Abschnitt 2 hervorsteht. Dadurch wird,
wie vorstehend beschrieben, der ringförmige Restdickenabschnitt 23 ausgebildet
und kann Gratbildung zuverlässig
verhindert werden.
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Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform
kein Entgratungsprozeß erforderlich,
nachdem der Keilverzahnungsabschnitt durch Kaltverformung ausgebildet
wurde, wodurch die Fertigungskosten gesenkt werden können.
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Wie vorstehend beschrieben wurde,
bildet die vorliegende Ausführungsform
des Innenkeilverzahnungselements 1 eine Trägerabdeckung
für ein Planetengetriebe,
so daß hochgradig
präzise Schneidkantenflächen 261 und 262 an
beiden Endflächen
des zylindrischen Abschnitts 2 ausgebildet werden müssen, wie
vorstehend beschrieben wurde.
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Insbesondere wird am einen Endabschnitt 201 des
zylindrischen Abschnitts 2 der ringförmige Restdickenabschnitt 23 bereitgestellt,
so daß das Schneiden
der Schneidkantenfläche 261 ohne
intermittierende Schneidbewegung glatt und kontinuierlich ausgeführt werden
kann. Außerdem
kann verhindert werden, daß die
Lebensdauer des für
diesen Schneidvorgang verwendeten Schneidwerkzeugs verkürzt wird.
Außerdem
kann, wie später
beschrieben wird, wenn die Schneidkantenfläche 261 als Bezugsebene
oder -fläche
zum Bereitstellen eines Lagers verwendet wird, eine bessere Stabilisierung
des Kontaktzustands mit dem Lager erreicht werden.
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Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform
das Innenkeilverzahnungselement 1 und ein Verfahren zu
seiner Herstellung bereitgestellt werden, für die kein Entgratungsprozeß erforderlich ist
und durch die die Fertigungskosten gesenkt werden können.
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Zweite Ausführungsform Nachstehend wird ein
Beispiel, in dem die erste Ausführungsform
des Innenkeilverzahnungselements 1 in einem Planetengetriebe 8 angeordnet
ist, unter Bezug auf 7 kurz beschrieben.
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Im Planetengetriebe 8 ist,
wie in der gleichen Figur dargestellt ist, eine Trägerabdeckung,
die durch das Innenkeilverzahnungselement 1 gebildet wird, über einen
Eingangsflansch 85 an einem Außenumfang einer Hohlwelle 81 angeordnet.
D.h., die Schneidkantenfläche 261 an
dem einen Endabschnitt 201 des zylindrischen Abschnitts 2 des
Innenkeilverzahnungselements 1 dient als Bezugsebene oder
-fläche,
auf der ein Lager 82 angeordnet ist.
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Außerdem steht, weil andere Elemente,
z.B. eine Ritzelwelle 83 und ein Träger 84, mit dem Keilverzahnungselement 1 in
Eingriff stehen, das Innenkeilverzahnungselement 1 durch
eine Keilverzahnung mit dem Eingangsflansch 85 in Eingriff.
D.h., ein Keilverzahnungsabschnitt 850 ist auf einer Außenumfangsfläche des
Eingangsflansches 85 ausgebildet und steht mit dem Keilverzahnungsabschnitt 20 auf
der Innenfläche
des zylindrischen Abschnitts 2 des Innenkeilverzahnungselements 1 in
Eingriff.
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Zu diesem Zeitpunkt ist, wie in der
vorstehend beschriebenen 6 dargestellt
ist, der ringförmige
Restdi ckenabschnitt 23 vorhanden, und die vertieften Abschnitte 22 sind
an dem einen Endabschnitt 201 des zylindrischen Abschnitts 2 des
Innenkeilverzahnungselements 1 geschlossen; die vertieften
Abschnitte 22 sind jedoch am anderen Endabschnitt 202 offen.
Außerdem
wird gewährleistet,
daß eine ausreichende
Länge des
Keilverzahnungsabschnitts 20 bereitgestellt wird. Dadurch
kann der Eingriff zwischen dem Keilverzahnungsabschnitt 850 des
Eingangsflanschs 85 und dem Keilverzahnungsabschnitt 20 des
Innenkeilverzahnungselements 1 problemlos realisiert werden.
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Außerdem ist, wie vorstehend
beschrieben wurde, in der vorliegenden Ausführungsform des Planetengetriebes 8 kein
Entgratungsvorgang erforderlich, weil der ringförmige Restdickenabschnitt 23 bereitgestellt
wird, und unter Verwendung des Innenkeilverzahnungselements, dessen
Fertigungskosten gering sind, können
die Fertigungskosten des gesamten Planetengetriebes gesenkt werden.
Außerdem
wird, weil die Schneidkantenfläche 261 des
Innenkeilverzahnungselements 1 auf einem Randabschnitt
des ringförmigen
Restdickenelements 23 ausgebildet ist, eine gleichmäßige Ringform
oder Zahnradform erhalten, und ihre Präzision als Bezugsebene oder
-fläche
zum Bereitstellen eines Lagers kann erhöht werden.