CN102483100B - 电动车辆三速双离合器变速器 - Google Patents
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Abstract
阐述了用于电动车辆市场的一种变速器及其多个部件,该变速器及其多个部件包括三个前进速比。该变速器具有用于从电动机接收扭转能量的一个输入轴。提供了由该输入轴供以动力的一个副轴。提供了一个第一常闭离合器用于对该第一齿轮和第三齿轮供以动力。提供了一个第二常开离合器用于对该第二齿轮供以动力。提供了一个可旋转的同步器用于选择性地扭转地连接该第一齿轮或第三齿轮。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年9月17日提交的美国临时申请号61/276866以及于2010年2月1日提交的美国临时申请号61/337221的权益。
技术领域
本发明涉及用于电动车辆市场的、包括三个前进速比的变速器及其部件。
背景技术
已经提供了多种双离合器变速器,以便在提供与具有手动换挡变速器的车辆最经常地相关的运行效率的同时赋予车辆典型地与具有自动变速器的车辆相关的简便操作。令人希望的是将与双离合器变速器相关的这些优点带给电动力车辆。另外,令人希望的是提供一种双离合器变速器,该双离合器变速器使得与被提供用于典型双离合器变速器的流体启动离合器相关的附加损失最小化。
发明内容
为了实现以上提到的以及其他多种希望,在此给出了本发明的披露。在一个优选实施方案中,本发明给出了一种双离合器机动车辆变速器及其部件。该变速器具有用于从电动机接收扭转能量的一个输入轴。提供了由该输入轴供以动力的一个副轴。提供了一个第一常闭离合器用于对第一齿轮和第三齿轮供以动力。提供了一个第二常开离合器用于对第二齿轮供以动力。提供了一个同步器用于选择性地将第一或第三齿轮与一个轴扭转地相连接,该轴与一个输出轴扭转地相关。
随着在附图和详细说明中进一步地揭示本发明,本发明的其他特征对于本领域的普通技术人员而言将是显然清晰的。
附图说明
从详细的说明和这些附图中本发明将得到更完全地理解,在附图中:
图1是用于电动机供以动力的机动车辆的本发明双离合器变速器的一个示意图;
图2是图1所示的变速器的截面视图;
图3是本发明双离合器变速器的一个替代的优选实施方案;
图4是根据本发明的双离合器变速器的另一个替代的优选实施方案;
图5是根据本发明的双离合器变速器的又另一种替代的优选实施方案;
图6是根据本发明的双离合器变速器的另一个替代的优选实施方案;
图7是根据本发明的类似于图6所示的然而是用于后轮驱动安排的另一个替代的优选实施方案的双离合器变速器;
图8是根据本发明的用于后轮驱动车辆的另一个替代的优选实施方案的双离合器变速器;
图9是根据本发明的用于后轮驱动车辆的另一个替代的优选实施方案的双离合器变速器;
图10是根据本发明的用于后轮驱动车辆的另一个替代的优选实施方案的双离合器变速器;
图11是根据本发明的用于后轮驱动车辆的另一个替代的优选实施方案的双离合器变速器;
图12是用于在图11中所示双离合器变速器中使用的离合器的一个离合器壳体正面透视图;
图13是在图12中所示离合器壳体的后部透视图;
图14是在图12中所示离合器壳体的前正视图;
图15是在图11中所示离合器壳体的侧面正视图;
图16是在图12和图17中沿线16-16截取的离合器壳体的截面图;
图17是在图11中所示离合器壳体的后部正视图;
图18是沿图17的线18-18截取的视图;并且
图19是沿图14的线19-19截取的一个视图。
具体实施方式
以下的优选实施方案的说明在本质上仅是示例性的而绝非旨在限制本发明、其应用、或其用途。
参见图1和图2,提供了用于电动力车辆的一种双离合器变速器7。变速器7具有一个输入轴10。输入轴10沿一个轴线12转动。轴线12与对车辆供以动力的一个电动机14的输出轴线相连。一个外轴18通过一个滚针轴承16被可转动地安装在输入轴10上。外轴18与一个第一输入齿轮20以及一个第三输入齿轮22整体地形成。在外轴18的最末端处被扭转地连接到其上的是安装了一个第一摩擦组件26的第一/第三齿轮离合器壳体24。该第一摩擦组件26具有多个交替的摩擦片27和分离板29。这些分离板29沿它们的外径被花键连接到离合器壳体24上。这些摩擦片27沿它们的内径被花键连接到一个离合器毂28上。第一输入齿轮20与一个第一输出齿轮30相啮合。第三输入齿轮22与一个第三输出齿轮32相啮合。这些输出齿轮30和32通过多个滚针轴承安装在一个输出轴34上。为了将输出轴34与车辆传动系的其余部分扭转地相连接,输出轴34具有与一个差速器输入齿轮38相啮合的一个整体小齿轮式的输出齿轮36。齿轮38是一个环形齿轮,该环形齿轮驱动差速器轴的输出齿轮40和42,这些输出齿轮驱动车辆的左和右以及前驱动轴和车轮(未示出)或者在被纵向安装在全轮驱动构形中时还可以用来驱动前桥和后桥。(注意在图2中,将该输入轴、输出轴和差速器示出在一个共用的平面中仅是出于说明的目的;在许多应用中,它们的轴线是在不同平面中的)。
输入轴10还具有一个整体形成的第二输入齿轮44。第二输入齿轮44与一个第二输出齿轮46啮合。第二输出齿轮46被可转动地安装在输出轴34上并且能够通过一个第二齿轮离合器壳体48与输出轴34扭转地相连接,该第二齿轮离合器壳体与一个摩擦组件50和一个内毂52相互作用,当摩擦组件50启动时该内毂使第二输出齿轮46与输出轴34扭转地相连接。摩擦组件50是在该输出轴与摩擦组件26相反的最末端上。
提供了一个第一三齿轮同步器54用于选择性地将第一输出齿轮30或第三输出齿轮32与输出轴34相连接。
该第一三齿轮离合器(该第一三齿轮离合器包括离合器壳体24、摩擦组件26以及毂28)具有一个弹簧构件60,该弹簧构件使得摩擦组件26是常接合的(关闭的)由此在操作的正常阶段中使得外轴18与输入轴10扭转地相连接。一个液压供以动力的致动器63在启动时使得摩擦组件26被释放由此将该常闭的摩擦组件26打开。通过一种相反的方式,用于第二齿轮的这个离合器(该离合器包括离合器壳体48、摩擦组件50以及毂52)被偏置到一个常开位置,除非其上受到致动器66的作用而接合第二摩擦组件50从而将第二输出齿轮46与输出轴34相连接。将致动器63释放,则摩擦组件26使外轴18与输入轴10断开连接。此后或同时,致动器66被致动以便接合摩擦组件50从而使第二输出齿轮46与输出轴34扭转地相连接。此后,扭转力从输入轴10经过第二输入齿轮44经过第二输出齿轮46流到输出轴34并且经过输出齿轮36到差速器。为了提供一种驻车制动功能,全部所需的只是致动第二离合器摩擦组件50同时将第一离合器保留在其常闭状态中。
参见图3,在此提供了一个替代的优选实施方案的电动车辆双离合器变速器107。变速器107被电动机102供以动力,该电动机为电动机输出轴103供以动力。机动化的输出轴103与一个齿轮104扭转地相连接。齿轮104与一个输入齿轮105相啮合。输入齿轮105与一个双离合器壳体106扭转地相连接。双离合器壳体106包括一个常闭的第一与第三齿轮干式离合器108以及一个第二常开的第二齿轮离合器110。第二齿轮离合器110在被扭转地关闭时将一个第二输入齿轮112与一个输入轴114相连接。而第一与第三齿轮离合器108将一个第一输入齿轮116和一个第三输入齿轮118与输入轴114相连接。第一输入齿轮116和第三输入齿轮118对应地与第一输出齿轮120和第三输出齿轮122相啮合。第一输出齿轮120或第三输出齿轮122通过第一三齿轮同步器126而选择性地与一个输出轴124扭转地相连接。第二输入齿轮112与第二输出齿轮128啮合,该第二输出齿轮与输出轴124扭转地附接。输出轴124具有一个小齿轮式输出齿轮132,该小齿轮式输出齿轮则与差速器138的环形输入齿轮136相啮合。与先前说明的变速器7相同,第一三齿轮离合器108是常闭的而第二齿轮离合器110是常开的。用于变速器107的变速器换档逻辑实质上与先前说明用于变速器7的相同。变速器107优于变速器7的一个优点是变速器107的第一/第三离合器108旋转的速度慢于变速器7(摩擦组件26)。这可能能够使用一种湿式离合器而不是对于摩擦组件26所指明的这种干式离合器。
参见图4,在此提供了根据本发明的一个替代的优选实施方案变速器207。双离合器变速器207具有一个输入轴210,该输入轴与电动机214向变速器供以动力的一个输出轴212轴向地相连。输入轴210使得一个双离合器壳体220能够使用一个干式第二齿轮常开离合器222以及一个干式第一及第三齿轮常闭离合器224。一个第三输入齿轮226与一个第三输出齿轮228相啮合。一个第一输入齿轮230与一个第一输出齿轮232相啮合。一个第二输入齿轮234与一个第二输出齿轮236相啮合,该第二输出齿轮与一个输出轴240扭转地可固定地相连接。输出轴240与一个输出齿轮242扭转地可固定地相连接,该输出齿轮与用于差速器246的差速器环形输入齿轮244相啮合。在此提供了一个第一及第三齿轮同步器250来选择性地将第一输出齿轮232或第三输出齿轮228与输出轴240相连接。操作变速器207实质上与先前说明变速器107和7的那些相同。变速器207优于变速器7的一个优点是变速器207的轴向主要长度与变速器7的相比是一种更加紧凑的包装。在变速器207中,第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮全部是在组合的第一及第二离合器壳体220的一个共用侧上。
参见图5,在此一个双离合器变速器实施方案307被提供为具有一个电动机302,该电动机具有一个输出轴304,该输出轴具有与变速器的输入轴310相连的一个轴线。变速器307具有一个常接合的第一及第三齿轮离合器312以及一个常开的第二齿轮离合器314,这些离合器共享了共用的离合器壳体313。第一三齿轮离合器312驱动一个第一输入齿轮320以及一个第三输入齿轮322。第二离合器314驱动一个第二输入齿轮324。第一输入齿轮320与第一输出齿轮326相啮合。第三输入齿轮322与第三输出齿轮328相啮合。一个第一三同步器330选择性地将第一输出齿轮326或第三输出齿轮328与一个输出轴332相连接。一个第二输出齿轮334与第二输入齿轮324相啮合。一个输出齿轮驱动小齿轮338与一个差速器环形输入齿轮340相啮合,它进而驱动一个差速器342。用于变速器307的操作这些离合器及同步器的选择顺序与先前说明对于变速器7、107以及207的那些相同。变速器307优于变速器7的一个优点是变速器307具有较短的轴向长度。
参见图6,在此一个双离合器变速器实施方案407被提供为具有一个电动机402,该电动机具有一个输出轴404,该输出轴具有与变速器的双离合器的一个输入轴410的一个轴线相连的轴线。变速器407具有一个常接合的第一及第三齿轮离合器412以及一个常开的第二齿轮离合器414,这些离合器共享了共用的离合器壳体413。使用第一三齿轮同步器420选择性地将一个第一输入齿轮422或第三输入齿轮424连接到一个变速器内输入轴426上。常开的第二齿轮离合器414能够选择性地接合一个变速器外输入轴428从而使一个第二输入齿轮430转动。一个副轴式输出轴432与一个第二输出齿轮434、一个第三输出齿轮436以及一个第一输出齿轮438扭转地相连接,这些输出齿轮与它们的对应输入齿轮相啮合。一个输出小齿轮440提供了差速器444的输入环形齿轮442的一种扭转连接。用于这些离合器以及同步器与变速器407的操作的选择顺序与先前说明在变速器7中的那些相同。变速器407允许用于第一及第三齿轮的同步器可以放置在与电动机输出轴404的轴线相连的一个轴上。将该同步器放置在与输入轴相同的轴线上允许同步器具有较低的扭转力能力并且因此具有较低的成本。
除了变速器507不具有一个小齿轮440外,变速器507提供了一种与变速器407实质上相同的安排,但是它提供输出至一个直接连接到输出轴或副轴432上的传动轴(未示出),从而允许变速器507用于后轮驱动的车辆。
参见图8,在此提供了用于电动力车辆的一种双离合器变速器607。这种变速器用于具有一个平行安装的电动机(未示出)的车辆。典型地,这类车辆是前置电动机后轮驱动的车辆。变速器607具有一个输入轴610。输入轴610沿一条轴线612旋转。轴线612与对车辆供以动力的一个电动机(未示出)的输出轴线相连。一个外轴618通过多个滚针轴承616可转动地安装在输入轴610上。外轴618与一个第一输入齿轮620以及一个第三输入齿轮622整体地形成。在外轴618的最末端处被扭转地连接到其上的是安装了一个第一干式摩擦组件626的一个第一/第三齿轮离合器壳体624。第一摩擦组件626具有多个交替的摩擦片627和分离板629。这些分离板629沿它们的外径被花键连接到离合器壳体624上。这些摩擦片627沿它们的内径被花键连接到一个离合器毂628上。第一输入齿轮620与一个第一输出齿轮630相啮合。第三输入齿轮622与一个第三输出齿轮632相啮合。这些输出齿轮630和632通过多个滚针轴承安装在一个输出轴634上。为了将输出轴634与车辆传动系的其余部分(后部差速器)扭转地连接,输出轴634具有一个输出毂636,输出毂与一个传动轴(未示出)相连接。(注意在图8中,将输入轴610与输出轴634示出在一个共用的水平面中仅是出于说明的目的;在许多应用中,它们的轴线在高度中是不同的)。
输入轴610还具有一个整体形成的第二输入齿轮644。第二输入齿轮644与一个第二输出齿轮646相啮合。第二输出齿轮646被可旋转地安装在输出轴634上并且能够通过一个第二齿轮离合器壳体648与输出轴634扭转地相连接,该第二齿轮离合器壳体与一个干式摩擦组件650和一个内毂652相互作用,当摩擦组件650启动时该内毂使第二输出齿轮646与输出轴634扭转地相连接。摩擦组件650是在该输出轴与摩擦组件626相反的最末端上。
提供一个第一三齿轮同步器654用于选择性地将第一输出齿轮630或第三输出齿轮632与输出轴634连接。
该第一三齿轮离合器(该第一三齿轮离合器包括离合器壳体624、摩擦组件626以及毂628)具有一个弹簧构件660,该弹簧构件使得摩擦组件626是常接合的(关闭的)由此在操作的正常阶段中使得外轴618与输入轴610扭转地相连接。一个液压供以动力的致动器663在启动时使得摩擦组件626被释放由此将该常闭的摩擦组件626打开。通过一种相反的方式,用于第二齿轮的这个离合器(离合器包括离合器壳体648、摩擦组件650和毂652)被偏置到一个常开位置,除非其上受到致动器666的作用而接合第二摩擦组件650从而将第二输出齿轮646与输出轴634相连接。为了从第一或第三齿轮切换第二齿轮,致动器663释放摩擦组件626从而使外轴618与输入轴610断开连接。此后或者同时,致动器666被致动以便接合摩擦组件650从而使第二输出齿轮646与输出轴634扭转地相连接。此后,扭转力从输入轴610经过第二输入齿轮644经过第二输出齿轮646流到输出轴634和毂636。为了提供一种驻车制动功能,全部所需的只是致动第二离合器摩擦组件650同时将第一离合器保留在其常闭状态中。
参见图9,在此提供了用于三速电动车辆的一个后轮驱动变速器702,该后轮驱动变速器具有一个输入轴1000,该输入轴对一个双离合器1002供以动力。离合器1002的功能之后将更详细地予以说明。双离合器1002选择性地对一个外输入轴704供以动力,该外输入轴进一步与第二输入齿轮702相连接。双离合器1002还对一个内输入轴706供以动力,该内输入轴与一个第三输入齿轮708以及一个第一输入齿轮710整体地连接。变速器702还具有一个副轴或输出轴712,该副轴或输出轴具有一个扭转地连接到其上的驻车制动齿轮714。输出轴712具有一个可固定地连接的第二输出齿轮716。提供了一个第一三齿轮同步器718以便选择性地与输出齿轮712、一个第一输出齿轮720、或者一个第三输出齿轮722相连接。输出轴712与一个传动轴(未示出)相连接,该传动轴进而与后轮驱动差速器(未示出)相连接。变速器707允许内和外输入轴离合器共享一个共用的壳体。
变速器807是用于电动车辆的一种双离合器后轮变速器。变速器807具有一个双离合器1003,该双离合器在设计与功能上实质上与先前提到的双离合器1002相同。变速器807具有一个第一内输入轴806,该第一内输入轴对一个第一输入齿轮810和一个第三输入齿轮808供以动力。一个外输入轴804对一个第二输入齿轮802供以动力。在此提供了一个副轴812。副轴812与第二输出齿轮816可固定地相连接。第一三同步器818选择性地使第一输出齿轮820或第三输出齿轮822与副轴812相连接。一个输出齿轮830被可固定地连接在副轴812的后端。输出齿轮830与一个第二输出齿轮832相啮合,该第二输出齿轮与内输入轴806和外输入轴804具有相同的旋转轴线。第二输出齿轮832与一个输出轴834是一体的,该输出轴进而与去到车辆的后部差速器的一个传动轴扭转地相连接。变速器807是有利的在于其输出与其双离合器1003的输入是轴向地对齐的。
参见图11,在此提供变速器907。变速器907具有一个双离合器1003,该双离合器选择性地对一个外输入轴908或一个内输入轴910供以动力。外输入轴908与一个第二输入齿轮912一体地相连接,该第二输入齿轮进而与一个第二输出齿轮914相啮合,而该第二输出齿轮是由一个副轴916一体地形成的。变速器907还具有一个第一输入齿轮918,该第一输入齿轮与一个第一输出齿轮920相啮合。齿轮920被扭转地附接到轴916上。一个输出齿轮922被附接到轴916的末端上。齿轮922与可固定地与输出轴926相连接的齿轮924啮合。一个第一三齿轮同步器928选择性地将齿轮918与内输入轴910相连接或者将输出齿轮924与内输入轴910相连接。因此,当希望第二档齿轮时,离合器1003将被从输入轴910上释放并且将被与外输入轴908相连接从而允许齿轮912与齿轮914相啮合,进而使得齿轮922与进一步和输出轴926相连接的齿轮924相啮合。对于第一档齿轮传动比操作,离合器1003将致动这个内输入轴910并且将被从外输入轴908上释放。同步器928连接齿轮918,从而将转矩引导到齿轮920、922和924。对于第三档齿轮操作,同步器928将齿轮924和轴926连接到输入轴910上用于直接连接或直接驱动,从而允许用于第三档齿轮的直接驱动操作。变速器907相对于变速器807同样是有利的在于省却了一个齿轮组而仍然保留了一种与变速器输入轴轴向地对齐的输出。
图12至图19提供了图11中示出的双离合器1003的放大视图。双离合器1003具有某些特征,这些特征优化了其在电动车辆的双离合器变速器中的使用。离合器1003具有一个节省重量的铝制外壳,该外壳包括一个前部壳体1020和一个后部壳体1022。前部壳体1020和后部壳体1022通过一系列的几何地间隔开的螺栓1024而连接在一起。为了节省重量和能量,前部壳体1020和后部壳体1022典型地是由铸铝制造的。前部壳体1020具有一个颈部1026。颈部1026具有一个内径1028。离合器具有一个凸形输入轴1032(见图11)。凸形输入轴1032典型地是由钢制造的并且沿其外径1034具有一个系列金属齿。这些金属齿被压入颈部1026的内径1028中并且在颈部内径1028中形成相应的多个凹形齿。离合器1003具有一个第一离合器,该第一离合器包括毂1040和1042用于在输入轴910上的连接。如先前提到的,输入轴910是用于第一和第三齿轮的输入轴。毂1040与摩擦片1044运行性地相关联并且毂1042与摩擦片1046运行性地相关联。这些毂1040和1042典型地是由钢制造的。在一个前向侧的摩擦片1044上的是一个压力板1048。在摩擦片1044与1046之间的是另一个压力板1050。摩擦片1046的后面是一个中央压力板1052。为了将摩擦片1044和1046与这些压力板1048、1050以及1052接合,在此提供了一个膜片1054。膜片1054邻接其外周边围绕一个支点1070枢转,该支点通过一个螺栓1072而保持在位。膜片1054通常与压力板1048接合以便采用这个用于内径输入轴910的离合器。为了释放这个用于内径的离合器,一系列的推杆1056(这些推杆是通过一个静止活塞1060(见图11)来控制的)沿膜片的内部部分与膜片接触从而将膜片外端1062向前推动以便使该离合器释放或脱离接合。压力板1048和1050分别具有多个凸缘1064和1066,这些凸缘抵靠着离合器前部壳体的一个桥1068从而确保这些压力板与壳体一起转动。中央的压力板1052被螺栓1024贯穿以便确保其与离合器的前部壳体1020和后部壳体1022一起转动。
用于变速器外输入轴908(见图11)的常开离合器包括一个毂1074。毂1074安装了轴向地固定于其上的摩擦片1076。此外,毂1074安装了摩擦片1080。摩擦片1080具有相对于毂1074的限定的轴向运动。在摩擦片1076与1080之间是一个压力板1082,该压力板具有一个凸缘1084,凸缘抵靠后部壳体的一个桥1086。外径轴离合器还具有一个背板1087,该背板具有多个凸缘1088,这些凸缘也抵靠着桥1086以便防止压力板1087转动。后部壳体1022安装了一个后部膜片1091。在通常的操作中,用于外轴的离合器未被接合。当希望接合外轴离合器时,一个活塞1092(见图11)被致动而反对膜片的这些指形件1093中的一个从而推靠压力板1087,以便用中央压力板1052捕获摩擦片1080、压力板1082和摩擦片1076,从而由此将扭转能量从离合器传输到外输入轴912上。为了释放用于外输入轴912的这个离合器,活塞1092被解除启动。为了使得在操作过程中用于外输入轴的这个离合器能够引起的阻力最小化(这对于电驱动的发动机是决定性的),在此提供一个柱杆1094。这个柱杆在其与中央压力板1052之间包围一个螺旋弹簧1095。柱杆1094的头部与弹簧1095组合提供了一个停止件从而确保压力板1087被推回至与中央压力板1052相距最小的距离,以便使在毂1074正在转动时能够发生的任何潜在阻力最小化,并且其中希望的是用于外输入轴的这个离合器未被接合。摩擦片1080在毂1074上的这种轴向浮动特征也有助于促使引入阻力的一个最小值。离合器1003还具有一个有头部的柱杆1098,该柱杆贯穿压力板1082并且捕获在这些压力板弹簧垫圈1099之间。多个弹簧垫圈1099执行一种类似于先前对弹簧1095所说明的功能,以便确保压力板1082离开中央压力板1052而成一个最小的距离,从而使压力板1082与摩擦片1076或摩擦片1080的任何可能的阻力最小化。
本发明的说明在本质上仅仅是示例性的,因此,不背离本发明精髓的多种变体是旨在处于本发明的范围之内。这类变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。
Claims (1)
1. 一种用于电动力机动车辆的三速双离合器变速器,该三速双离合器变速器包括:
用于从一个电动机接收扭转能量的一个双离合器,所述双离合器具有第一常闭离合器和第二常开离合器;
选择性地与所述第一离合器扭转地相连接的一个内输入轴,所述内输入轴安装第一齿轮组和第三齿轮组;
选择性地与所述第二离合器扭转地相连接的一个外输入轴;
由所述内输入轴和所述外输入轴供以动力的一个副轴;
与所述副轴扭转地相连接的一个输出轴;以及
被可转动地安装在所述内输入轴上的一个同步器,用于选择性地将所述第一齿轮组与所述副轴或所述第三齿轮组与所述输出轴扭转地相连接;以及
其中所述双离合器包括:
一个铝制离合器外壳,用于与钢制离合器输入轴相连接,所述离合器外壳具有一个中央压力板;
一个第一毂,其与用于所述第一常闭离合器的第一摩擦片相连接,用于驱动所述变速器内输入轴;
第一轴向能运动的压力板,用于用所述中央压力板捕获所述第一摩擦片以驱动所述变速器内输入轴;
一个第二毂,其与用于第二常开离合器的第二摩擦片相连接,用于驱动所述变速器外输入轴;以及
第二轴向能运动的压力板,用于用所述中央压力板捕获所述第二摩擦片以驱动所述变速器外输入轴;所述第二压力板与所述第二摩擦片被偏置到非接合位置,以防止在所述第二离合器未接合时的阻力,并且其中另一个第二摩擦片相对于所述第二毂轴向能运动。
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