CN103629256B - 接合装置和接合件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及接合装置和接合件。接合装置(1)具有旋转轴线(A)且能绕该旋转轴线转动，并包括：第一接合件(10)，其具有沿旋转轴线(A)轴向延伸的平面状的端面齿部(15)，且该端面齿部包括沿旋转轴线(A)径向延伸的第一齿(150)；第二接合件(20)，其具有沿该旋转轴线(A)轴向延伸且沿轴向与端面齿部(15)接合的平面状的配对齿部(25)，且该配对齿部包括沿旋转轴线(A)径向延伸的第二齿(250)；至少一个用于将第一接合件(10)和第二接合件(20)轴向夹紧的夹紧机构(30)，第一接合件和第二接合件借助端面齿部(15)和配对齿部(25)以抗扭的方式连接而传递绕旋转轴线(A)的扭矩。端面齿部(15)和配对齿部(25)中的至少一者构成使得其齿(150,250)具有从齿根(155,255)处沿轴向隆起的齿顶线(151,251)。

Description

接合装置和接合件
技术领域
本发明涉及例如像轮毂-转轴装置的接合装置以及例如像轮毂或转轴的具有端面齿部的接合件。
背景技术
现有技术中公开有接合装置，所述接合装置尤其是将轮毂和同步旋转接头作为抗扭连接的接合件。为了实现两个接合件的抗扭连接进而可以传递绕公共旋转轴线的扭矩，这两个接合件分别具有沿旋转轴线轴向延伸的端面齿部或者说配对齿部，所述端面齿部和配对齿部二者相互啮合。这两个接合件利用例如螺栓的夹紧机构被轴向夹紧以保持抗扭的齿轮连接。
例如DE3116720C1示出了这样的接合装置，其中所述同步旋转接头的端面呈盘形，且所述轮毂的对接面如此构成，即，所述齿部在安装时首先在外径处被支承，随后因端面处的弹性变形而在整个齿侧面被支承。DE102005054283A1也示出一种与DE3116720C1相同的实施方式。
在所有已知的接合装置中被证明不利的是，齿部在装配时一般是不可见的，因而无法可靠地辨别出第一接合件的齿恰好位于第二接合件的齿上的错误安装。如果这些齿在两个接合件组装时在围绕旋转轴线的转动方向上相互错开，则两个接合件的齿一般沿其齿侧面交错地滑动，而可以置于所期望的啮合(见图3a)。当这两个接合件的齿的齿顶在安装时恰好对置时，它们在端面处相互接触并且呈齿顶齿状定位(见图3b)。如果这些接合件在错误安装位置上被相互夹紧，则它们一方面基本上不能传递扭矩，另一方面存在因缺乏抗扭连接而打齿的情况并因而引发损伤齿的危险。
发明内容
因而，本发明的任务是提供一种接合装置以及一种接合件，它们可以实现组件的可靠简单装配，即齿部的相互接合。
根据第一方面，本发明涉及一种具有旋转轴线的接合装置，该接合装置可绕该旋转轴线转动。该接合装置具有：第一接合件，其具有沿旋转轴线轴向延伸的平面状的端面齿部，该端面齿部包括沿旋转轴线径向延伸的第一齿；第二接合件，其具有沿旋转轴线轴向延伸并沿轴向接合到端面齿部的平面状的配对齿部中，该配对齿部包括沿旋转轴线径向延伸的第二齿。此外该接合装置还包括至少一个用于将第一接合件和第二接合件轴向夹紧的夹紧机构，第一接合件和第二接合件借助端面齿部和配对齿部的相互抗扭连接而传递绕旋转轴线的扭矩。至少端面齿部和配对齿部中的一者构成为使得其齿具有从(各自的)齿根处沿轴向隆起的齿顶线。
当组装两个接合件时，即当它们的齿部应被处于接合状态时，隆起的齿顶线使得沿旋转轴线径向隆起的齿顶在轴向上突出。因此，具有最大轴向延伸部的齿顶部分首先穿过。因为在此涉及相对较小范围的齿顶，所以能可靠避免这些齿的叠置。另外，尤其是当齿侧面较平时自然会出现以下情况，就接合件周向即旋转轴线周向来看，隆起的齿顶在其最大的轴向延伸部处形成最窄部位。这又导致尤其是在最大延伸区域内出现比较圆滑或比较尖锐的齿顶，从而恰好可在此区域内可靠地避免两个接合件的齿叠置。与最大轴向延伸部的径向外侧和径向内侧相比，该隆起的齿顶的齿顶线在其最大轴向延伸部处具有距对置的齿部的齿根线的相对较小的距离。隆起的齿顶优选地从旋转轴线的径向来观察时在齿顶的径向最外侧区域和径向最内侧区域之间且尤其优选地在齿的径向中央具有其最大轴向延伸部。至少两个相邻的齿顶的最大轴向延伸部处的点和/或最窄部位优选具有距离旋转轴线的不同径向距离。所有齿顶的最大轴向延伸部处的点和/或最窄部位之间的假想线关于旋转轴线优选地周期性地延伸，且尤其优选地呈正弦波或波浪形地延伸并且尤其优选地(在齿部的俯视图中)为郁金香形或星形。为了齿的稳定啮合，进而延长齿部的使用寿命，端面齿部和配对齿部优选以镜面对称的形式构成。
优选地，第一接合件是轮毂且第二接合件是旋转接头。在此情况下，轮毂优选地具有用于连接轮的轮凸缘和用于接纳轮边部分的套筒部。套筒部在其朝向旋转接头的一端具有端面齿部。套筒部优选地与一轴承(优选地为球轴承)的轴承内圈一体构成用以实现轮毂与该轮边部分的转动连接或者用于接纳这种球轴承的轴承内圈。该旋转接头优选地是同步旋转接头，其具有接头外部组件、接头内部组件和扭矩传递件，所述扭矩传递件优选地为球体，其中所述接头外部组件在其朝向轮毂的一端具有配对齿部。
夹紧机构优选一方面在第一接合件上(优选地在轮毂上)且另一方面在第二接合件上(优选地在接头外部组件上)轴向支承。第二接合件且优选地接头外部组件可具有中心螺纹孔，夹紧机构插入该螺纹孔内，其中该夹紧机构优选地是螺栓且尤其优选地是空心螺栓，夹紧机构插入第一接合件即优选地轮毂的中心孔并旋拧入第二接合件的螺纹孔中，并且在拧紧状态下在第一接合件的径向支承面上沿轴向支承。
如上所述，本发明还涉及接合件本身。因此，本发明根据第二方面还涉及包括旋转轴线的接合件，该接合件能绕该旋转轴线转动，该接合件具有沿旋转轴线轴向延伸的平面状的端面齿部，该端面齿部设计成使得其能与第二接合件的平面状的配对齿部接合而传递绕旋转轴线的扭矩，并且第一接合件可与第二接合件抗扭连接。该接合件的端面齿部构成为使得其沿旋转轴线径向延伸的齿具有从齿根处沿轴向凸隆起的齿顶线。此外，可以根据本发明第一方面所描述的有利地进一步构建所述齿。该接合件优选是接合装置尤其是本发明接合装置的轮毂或旋转接头。
附图说明
以下将结合附图来描述本发明的其它优点、实施方式和改进方案。
图1示出了根据本发明的接合件的局部立体图；
图2a总体示出了接合装置的分解图；
图2b总体示出了同步旋转接头(即第二接合件)的接头外部组件的立体侧剖视图；
图3a示出了已知的接合件的装配示意图；
图3b示出了已知的接合件的典型的错误装配示意图；
图4a示出了根据本发明的接合件的俯视图；
图4b示出了用于根据图4a的接合件的毛坯件的俯视图。
具体实施方式
图2a示例性地总体上示出了接合装置1，其原则上可根据本发明来提供。这样的接合装置1具有旋转轴线A，接合装置1能绕该旋转轴线转动。
另外，接合装置1具有第一接合件10。第一接合件10优选地构成为轮毂11的形式。轮毂11优选地具有用于连接轮(未示出)的轮凸缘12和用于接纳轮边部分14的套筒部13。套筒部13为此优选地与轴承140的轴承内圈一体构成以实现轮毂11与轮边部分14的抗扭连接。或者，如图2a所示，套筒部13能用于以抗扭方式接纳轴承140的轴承内圈141。另外，轴承140优选地具有轴承外圈142，该轴承外圈也与轮边部分14抗扭连接，其中为了实现轴承内圈141和轴承外圈142之间的转动连接，优选地设有多个滚动元件143，这些滚动元件在各轴承座圈141、142的滚道上滚动。轴承140优选地构成为双列角接触球轴承的形式，如图2a所示。
第一接合件10具有沿旋转轴线A轴向地延伸的平面状的端面齿部15，该端面齿部包括第一齿150。
另外，接合装置1具有第二接合件20。与第一接合件10对应地，第二接合件20也具有沿旋转轴线A轴向地延伸的平面状的端面齿部，其构成具有第二齿250的配对齿部25的形式，所述配对齿部在轴向上接合到第一接合件10的端面齿部15中。端面齿部15和配对齿部25优选地呈镜面对称的形式。第一齿150和第二齿250优选地沿旋转轴线A的径向延伸。
第二接合件20优选地呈旋转接头21的形式，尤其优选地呈同步旋转接头的形式。该同步旋转接头21优选地具有：包括外球滚道220的接头外部组件22；包括内球滚道230的接头内部组件23(分别示意地示出)；分别设于一对外球滚道220和内球滚道230内的扭矩传递件24，所述扭矩传递件优选地是球体；以及保持传递扭矩构件24的壳240(分别示意地示出)。
如果第一接合件10以轮毂11的形式构成，则套筒部13优选地在其朝向第二接合件20或旋转接头21的一端具有端面齿部15。如果第二接合件然后以旋转接头21的形式构成，则接头外部组件22在其朝向轮毂11的一端具有配对齿部25，从而实现第一接合件10和第二接合件20的抗扭连接，以实现啮合。
另外，接合件1具有至少一个夹紧机构30，所述夹紧机构用于将第一接合件10和第二接合件20轴向夹紧，第一接合件和第二接合件通过端面齿部15和配对齿部25的抗扭连接而传递绕旋转轴线A的扭矩。夹紧机构30优选地一方面在第一接合件10上即优选地在轮毂11上轴向地支承，另一方面在第二接合件20上即优选地(同步)旋转接头21的接头外部组件22上轴向地支承。第二接合件20即优选地接头外部组件22为此尤其具有中心螺纹孔221，夹紧机构30插入该螺纹孔中。夹紧机构30优选地以螺栓31尤其优选地以空心螺栓的形式构成，也就是说具有带外螺纹320的螺杆32，该外螺纹就力锁合连接而言优选地对应于螺纹孔221。螺栓31或者夹紧机构30优选地安装在第一接合件10优选地为轮毂11的中央(通)孔16中并被旋拧入第二接合件20的螺纹孔221中。夹紧机构30还构成为使得其在拧紧状态下在第一接合件10的径向支承面17上沿轴向进行支承。为此，夹紧机构30优选地具有环形凸缘330，该环形凸缘的直径大于中心孔16并且借助叠置在中心孔16上的部分而支承在支承面17上。环形凸缘330最好由夹紧机构30的螺栓头部或销头部33构成。
包括被夹紧的轮毂11和(同步)旋转接头21的上述接合装置1也被称为轮毂-旋转接头装置。
参见图1，根据本发明，端面齿部15和配对齿部25中的至少一者或两者构成为使得：齿150、250具有在轴向上(且)分别从相应齿150、250的优选地沿径向方向延伸的齿根155、255隆起的齿顶线151、251。由此得到齿150、250的最大轴向延伸部E，从而呈现出一相对较小的区域，即沿齿顶线151、251和旋转轴线A的在横向上较小的接触面/宽度，其与另一接合件20、10的对置的齿250、150端面接触。通过这种方式促使所安装的接合件10、20的对置的齿150、250可靠地接合滑动，从而实现齿部15、25相互啮合，并且其齿顶152、252不会在不经意间造成相互叠置，从而可靠地避免了由于叠置的齿顶152、252造成的错误装配。
隆起的齿150、250或齿150、250的齿顶152、252优选地在从径向上观察时，在齿顶152、252的径向最外侧区域和径向最内侧区域之间尤其优选地在齿150、250中央具有轴向的最大延伸部E，即其最大轴向延伸尺寸E。
而且，从接合件10、20的周向U即旋转轴线A的周向U来观察时，隆起的齿150、250或齿顶152、252可以在其最大轴向延伸部E处形成最窄部位(S)，就是说，在那里具有其最窄部位(S)(优选地大致横向于齿150、250的径向延伸)。优选地，这可以简单自动地通过隆起的齿顶线151、251来实现。如果齿侧面153、253此时构成为平面，也就是说它们分别在一个平面内延伸(其中齿150、250的齿侧面153、253的两个平面优选地相对倾斜以形成齿型)，则齿顶152、252(或其齿顶线151、251)从该接合件10、20或者(相应的)齿根155、255沿轴向延伸得较远，从接合件10、20的周向U即旋转轴线A的周向U来观察时，相对倾斜的齿侧面153、253更朝向齿顶152、252聚拢。这导致了齿150、250或其齿顶152、252或齿顶线151、251在轴向上从接合件10、20或齿根155、255延伸得更远，从接合件10、20的周向U即旋转轴线A的周向U来看，齿顶152、252更窄地形成。通过由此在大多外露的齿顶152、252或齿顶线151、251区域内很窄地(从旋转轴线A的周向U上看)且优选地呈尖形(聚拢，沿接合件10、20的轴向看)构成该齿150、250或齿顶152、252，可靠地避免了在装配接合件10、20时对置齿150、250的叠置和由此引发的错误装配。
图4a以齿15、25的俯视图示出了本发明的接合件10、20的另一个实施方式。根据图4a所示的实施方式，至少两个相邻的齿顶152、252的最大轴向延伸部E处的点和/或最窄部位S(其在本优选例中总使齿150、250重合但也可以分开)优选地具有距旋转轴线A的不同径向距离R(R1,R2,R3...)。尤其优选的是，如图4a所示，在所有齿顶152、252的最大轴向延伸部E处的点和/或最窄部位之间的假想线或连线V关于该旋转轴线A呈周期性地且尤其优选地呈正弦波形或波浪形延伸，并且此外尤其优选地(在齿部15、25的俯视图中)为郁金香形或星形。利用如图4a所示的接合件10、20的齿部15、25的设计，进一步简单地实现了在两个安装配对件(接合件10、20)中，为不同的齿顶152、252提供了可变的直径。
图4b举例示出了用于根据图4a的接合件10、20的毛坯件，随后可将毛坯件加工成齿150、250。从图中可以看出，在毛坯件中已经在需要构成齿150、250的区域内形成郁金香形或星形，并且在引入齿时自动得到在所有齿顶152、252的最大轴向延伸部E处出现的点和/或最窄部位S之间的上述假想连线V。图4a示出在由根据图4b的毛坯件形成齿150、250之后的接合件10、20。
与最大轴向延伸部E的径向外侧和径向内侧相比，隆起的齿顶152、252的齿顶线151、251优选地在其最大轴向延伸部E处具有距对置的齿部25、15的齿根线154、254的相对较小的距离。
根据一个优选实施方式，齿根线154、254在接合件10、20的两个齿150、250之间朝向旋转轴线A聚拢，其中齿根线154、254的交点可以位于齿部15、25之内或之外，优选地位于旋转轴线A中。或者，齿根线154、254也能相互平行地布置。
相类似地，齿150、250上的直线G也优选地朝向旋转轴线A相对地聚拢，该直线G与齿顶线151、251的径向外侧和径向内侧的最外点相切，其中直线G的交点可以位于齿部15、25之内或之外，优选地位于旋转轴线A内。齿150、250的直线G和齿根线154、254优选地相交于一点，该点优选地位于旋转轴线A上。或者，直线G也可以相互平行地布置。
如上所述，本发明还包含接合件10、20本身。就此参照以上针对接合件10、20描述的全部内容。这样的接合件10、20具有旋转轴线A，这些接合件能绕旋转轴线A转动，因而接合件10、20具有沿旋转轴线A轴向延伸的端面齿部15、25，这些端面齿部构成为使得它们能咬入第二接合件20、10的配对齿部25、15而传递绕旋转轴线A的扭矩，并且第一接合件10、20与第二接合件20、10可抗扭连接。该端面齿部15、25构成为使得齿150、250具有从齿根155、255处沿轴向隆起的齿顶线151、251。关于齿150、250且尤其是齿顶152、252和齿顶线151、251的其它优选实施方式，为了避免重复可参照以上描述。接合件10、20可以是接合装置且尤其是上述接合装置1的轮毂11或者旋转接头21，因而与此相关地也参见以上描述。
根据本发明的接合件且尤其是其齿部15、25优选地借助成形加工法、原型加工法和/或切削加工法进行生产。
本发明不局限于上述的实施例或实施方式，只要其由随附的权利要求的主题涵盖即可。尤其是若干个特征可以在实施例或实施方式之间被任意地互换。

Claims (26)

1.一种具有旋转轴线(A)的接合装置(1)，所述接合装置(1)能绕所述旋转轴线转动，所述接合装置包括：
第一接合件(10)，所述第一接合件具有沿所述旋转轴线(A)轴向延伸的平面状的端面齿部(15)，所述端面齿部包括沿所述旋转轴线(A)径向延伸的第一齿(150)；
第二接合件(20)，所述第二接合件具有沿所述旋转轴线(A)轴向延伸且在轴向上与所述端面齿部(15)接合的平面状的配对齿部(25)，所述配对齿部包括沿所述旋转轴线
(A)径向延伸的第二齿(250)；
至少一个夹紧机构(30)，所述夹紧机构用于将所述第一接合件(10)和所述第二接合件(20)轴向夹紧，所述第一接合件和所述第二接合件借助所述端面齿部(15)和所述配对齿部(25)的抗扭连接而传递绕所述旋转轴线(A)的扭矩，
其特征在于，所述端面齿部(15)和所述配对齿部(25)中的至少一者构造成使得其齿(150,250)具有从齿根(155,255)处沿轴向隆起的齿顶线(151,251)，并且沿具有隆起的齿顶(152,252)的所述接合件(10，20)的周向(U)，即沿关于所述旋转轴线(A)的周向(U)观察，隆起的齿顶(152,252)在其最大轴向延伸部(E)处最窄地形成。
2.根据权利要求1所述的接合装置(1)，其中，隆起的齿顶(152,252)在所述旋转轴线(A)的径向上在所述齿顶(152,252)的径向最外侧区域和径向最内侧区域之间具有最大轴向延伸部(E)。
3.根据权利要求2所述的接合装置(1)，其中，所述最大轴向延伸部(E)位于所述齿(150,250)的径向中央。
4.根据权利要求2或3所述的接合装置(1)，其中，至少两个相邻的齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点和/或最窄部位(S)与所述旋转轴线(A)具有不同的径向距离(R,R1,R2,R3)。
5.根据权利要求4所述的接合装置(1)，其中，所述齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点之间或所述最窄部位(S)之间的假想线关于所述旋转轴线(A)周期性地延伸。
6.根据权利要求5所述的接合装置(1)，其中，所述齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点之间或所述最窄部位(S)之间的假想线关于所述旋转轴线(A)呈正弦波形或者波浪形延伸。
7.根据权利要求5所述的接合装置(1)，其中，所述齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点之间或所述最窄部位(S)之间的假想线在对应的所述齿部(15,25)的俯视图中关于所述旋转轴线(A)为郁金香形或星形。
8.根据权利要求1所述的接合装置(1)，其中，与所述最大轴向延伸部(E)的径向内侧和径向外侧相比，隆起的所述齿顶(152,252)的所述齿顶线(151,251)在其最大轴向延伸部(E)处与对置的所述齿部(25,15)的齿根线(154,254)具有相对较小的距离。
9.根据权利要求1所述的接合装置(1)，其中，所述端面齿部(15)和所述配对齿部(25)构成镜面对称。
10.根据权利要求1所述的接合装置(1)，其中，所述第一接合件(10)是轮毂(11)，所述第二接合件(20)是旋转接头(21)。
11.根据权利要求10所述的接合装置(1)，其中，所述轮毂(11)具有用于连接轮的轮凸缘(12)和用于接纳轮边部分(14)的套筒部(13)，其中所述套筒部(13)在朝向所述旋转接头(21)的一端具有所述端面齿部(15)。
12.根据权利要求11所述的接合装置(1)，其中，所述套筒部(13)与一轴承(140)的轴承内圈(141)一体构成或者所述套筒部(13)用以接纳所述轴承(140)的所述轴承内圈，以实现轮毂(11)与所述轮边部分(14)的转动连接。
13.根据权利要求10所述的接合装置(1)，其中，所述旋转接头(21)是同步旋转接头，该旋转接头具有接头外部组件(22)、接头内部组件(23)和多个扭矩传递件(24)，其中所述接头外部组件(22)在其朝向所述轮毂(11)的一端具有所述配对齿部(25)。
14.根据权利要求13所述的接合装置(1)，其中，那些扭矩传递件是球体。
15.根据权利要求1所述的接合装置(1)，其中，所述夹紧机构(30)一方面在所述第一接合件(10)上并且另一方面在所述第二接合件(20)上轴向支承。
16.根据权利要求15所述的接合装置(1)，其中，所述第一接合件(10)是轮毂(11)，所述第二接合件(20)是旋转接头(21)。
17.根据权利要求1所述的接合装置(1)，其中，所述第二接合件(20)具有中心螺纹孔(221)，所述夹紧机构(30)伸入所述螺纹孔中，其中，所述夹紧机构被插入所述第一接合件(10)中并被旋拧入所述第二接合件(20)的所述中心螺纹孔(221)中，此外在拧紧状态下，所述夹紧机构在所述第一接合件(10)的径向支承面(17)上沿轴向支承。
18.根据权利要求17所述的接合装置(1)，其中，所述中心螺纹孔(221)位于接头外部组件(22)中。
19.根据权利要求17所述的接合装置(1)，其中，所述夹紧机构(30)为螺栓。
20.根据权利要求19所述的接合装置(1)，其中，所述螺栓为空心螺栓。
21.根据权利要求17所述的接合装置(1)，其中，所述夹紧机构被插入轮毂(11)的中心孔(16)中。
22.一种具有旋转轴线(A)的接合件(10,20)，所述接合件(10,20)能绕所述旋转轴线(A)转动，并包括沿所述旋转轴线(A)轴向地延伸的平面状的端面齿部(15,25)，所述端面齿部被设计成能接合到另一接合件(20,10)的平面状的配对齿部(25,15)中，以用于传递绕所述旋转轴线(A)的扭矩，并且所述接合件(10,20)能与所述另一接合件(20,10)抗扭连接，其特征在于，所述端面齿部(15,25)构造成使得其沿所述旋转轴线(A)径向延伸的齿(150,250)具有从齿根(155,255)处沿轴向隆起的齿顶线(151,251)，并且沿所述接合件(10，20)的周向(U)观察，即沿所述旋转轴线(A)的周向(U)观察，隆起的齿顶(152,252)在其最大轴向延伸部(E)处最窄地形成。
23.根据权利要求22所述的接合件(10,20)，其中，隆起的齿顶(152,252)在所述齿(150,250)的径向中央具有最大轴向延伸部(E)，其中至少两个相邻的齿顶(152,252)的最大轴向延伸部(E)处的点和/或最窄部位(S)与所述旋转轴线(A)具有不同的径向距离(R,R1,R2,R3)，其中，所有齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点之间或所述最窄部位(S)之间的假想线关于所述旋转轴线(A)呈周期性地延伸，此外，与所述最大轴向延伸部(E)的径向外侧和径向内侧相比，隆起的所述齿顶(152,252)的所述齿顶线(151,251)在其最大轴向延伸部(E)处具有距对置的所述齿部(25,15)的齿根线(154,254)相对较小的距离。
24.根据权利要求23所述的接合件(10,20)，其中，所有齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点之间或所述最窄部位(S)之间的假想线关于所述旋转轴线(A)呈正弦波形或波浪形延伸。
25.根据权利要求23所述的接合件(10,20)，其中，所有齿顶(152,252)的所述最大轴向延伸部(E)处的点之间或所述最窄部位(S)之间的假想线在对应的所述齿部(15,25)的俯视图中关于所述旋转轴线(A)为郁金香形或星形。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的接合件(10,20)，其中，所述接合件(10,20)是接合装置(1)的轮毂(11)或者旋转接头(21)。
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