CN110939732A - 一种离合器和驻车机构共用的致动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种离合器和驻车机构共用的致动器,包括驱动电机和齿弧,所述驱动电机设有驱动齿轮,所述齿弧上设有与所述驱动齿轮相匹配的传动齿,所述驱动齿轮与所述传动齿啮合使得所述驱动电机带动所述齿弧旋转,所述齿弧设有第一销孔和第二销孔,所述第一销孔与驻车致动杆转动连接,第二销孔与离合器驱动杆转动连接,所述驻车致动杆用于驱动驻车机构,离合器驱动杆用于驱动离合器;本发明提供的致动器,能够通过一个驱动电机即可实现对离合器和驻车机构的分别驱动,省去了一套驱动装备,有利于实现车辆轻量化设计,并在驻车机构锁止后以及离合器接合后无需驱动电机持续工作,节省了成本和能耗,还可以减少驻车动作和离合器接合所花的时间。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种离合器和驻车机构共用的致动器。
背景技术
混合动力车辆的变速器,通常用一个离合器将发动机并入驱动系统,使得车辆高速行驶时能够通过发动机直接驱动,以提高车辆的燃油经济性。这种离合器一般是用液压油缸致动器来实现扭矩控制的,而液压式致动器都需配备有液压泵、比例压力电磁阀、阀板等部件来提供液压动力,因此造成液压式致动器部件成本高、功耗大,更适用于多个离合器可共用油泵的场合。对于只有一个或两个离合器或制动器的场景,由于液压泵的成本和功耗无法分摊,因此不适宜仍采用液压式致动器。
除此之外,混合动力车辆还需配备有驻车机构。近年来,随着自动化程度的提高,越来越多的汽车采用电动驻车机构或液压控制驻车机构。不论是电动还是液压控制,驻车机构都需要附加的驱动动力和控制装置,增加了变速器能耗和成本。如何降低离合器的成本和功耗是个急需解决的技术问题。
针对现有技术存在的上述问题,本发明旨在提供一种能够满足离合器和驻车机构共同致动需求的致动器,不仅结构简单、开发成本低,并且致动效率高,能够有效解决现有致动器功耗大的问题。
发明内容
针对现有技术的上述问题,本发明的目的在于提供一种离合器和驻车机构共用的致动器,包括驱动电机和齿弧,所述驱动电机设有驱动齿轮,所述齿弧上设有与所述驱动齿轮相匹配的传动齿,所述驱动齿轮与所述传动齿啮合使得所述驱动电机带动所述齿弧旋转,所述齿弧设有第一销孔和第二销孔,所述第一销孔与驻车致动杆转动连接,所述第二销孔与离合器驱动杆转动连接,所述驻车致动杆用于驱动驻车机构,所述离合器驱动杆用于驱动离合器。
进一步地,所述齿弧设有第一定位槽,所述驻车机构包括驻车定位器,所述第一定位槽与所述驻车定位器相匹配,所述第一定位槽与所述驻车定位器配合使得所述驻车机构锁止。
具体地,所述驻车机构包括棘爪和棘轮,所述驻车致动杆的一端与所述第一销孔转动连接,所述驻车致动杆的另一端设有致动杆锥块,所述致动杆锥块能够在所述齿弧的作用下沿导轨往复移动,所述驻车致动杆能够推动棘爪使得所述棘爪与所述棘轮啮合。
优选地,所述导轨一端为限位端,所述限位端用于限制所述棘爪的回程距离。
具体地,所述棘爪包括棘爪旋转轴,所述驻车致动杆能够推动所述棘爪绕所述棘爪旋转轴旋转,所述棘爪远离所述驻车致动杆的一端设有啮合部,所述啮合部用于与所述棘轮啮合。
进一步地,所述离合器驱动杆的一端与第二销孔转动连接,所述离合器驱动杆的另一端连接有连杆,所述连杆的一端固定,所述连杆的另一端经压杆与螺母驱动杆转动相连,所述离合驱动杆在所述齿弧的作用下驱动所述螺母驱动杆旋转使得螺母与离合器接合。
具体地,所述离合器包括摩擦片、钢片和推筒,所述螺母与螺杆螺接,所述螺母沿所述螺杆轴向旋转能够推动所述推筒,所述推筒在所述螺母的作用下能够使得所述摩擦片和所述钢片紧压接合。
优选地,所述钢片与所述推筒之间设有波形弹簧,所述波形弹簧能够在所述钢片和所述推筒之间起缓冲作用。
优选地,所述螺母与所述推筒之间设有分离轴承,所述分离轴承设置在轴承座上,所述螺母与分离轴承之间设有弹性元件,所述弹性元件能够在所述螺母和所述分离轴承之间起缓冲作用,所述螺母通过所述分离轴承推动所述推筒。
进一步地,所述离合器还包括输入转鼓和输出转鼓,所述输入转鼓与所述钢片相连接,所述输入转鼓与发电机转子和输入轴固定连接,所述输出转鼓与所述摩擦片相连接,所述输出转鼓经行星架与第一齿轮相连接。
由于上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
1)本发明提供的一种离合器和驻车机构共用的致动器,在驱动驻车致动杆使得驻车机构驻车锁止时,能够将驱动电机处的扭矩放大数倍至数十倍,在驻车致动杆的输出端输出足够满足驻车锁止所需的力,满足驻车需求。
2)本发明提供的一种离合器和驻车机构共用的致动器,能够在螺母端生成近万牛的离合器压紧力,从而满足在驱动离合接合所需,实现发动机扭矩的传递。
3)本发明齿弧上设有第一定位槽和第二定位槽,当第一定位槽或第二定位槽与驻车定位器配合锁定后,驻车机构可保持锁止或解锁状态,驱动电机无需持续工作;螺母与螺杆的螺纹配合可实现自锁,当离合器接合后,驱动电机也无需继续工作以保持离合器接合,因此,可节约能耗。
4)设计有导轨限位端,使得非驻车锁止状态下的棘爪能够停靠在导轨限位端上,以减少驻车棘爪的回程,避免车辆运动时棘爪敲击、损坏致动杆锥块。
5)本发明在螺母和分离轴承之间设置有弹性元件,使得当驻车锁止状态下的弹性元件能够将分离轴承与推筒紧压,减少驱动离合器接合时分离轴承的行程,减少离合器接合所花的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的一种离合器和驻车机构共用的致动器在所述驻车机构锁止状态下的结构示意图;
图2是所述离合器和驻车机构共用的致动器的原理示意图;
图3是本发明实施例提供的一种离合器和驻车机构共用的致动器适用场景的示意图;
图4是棘爪与棘轮脱开时的所述致动器的结构示意图;
图5是离合器处于第一状态时所述致动器的结构示意图;
图6是离合器处于第二状态时所述致动器的结构示意图。
图中:1-发动机,14-输入轴,2-发电机,21-发电机转子,3-车辆驱动电机,41-齿弧,411-传动齿,412-第一定位槽,413-第一销孔,414-第二销孔,415-第一部件,416-固定轴芯,417-固定销轴,418-第二定位槽,42-驻车致动杆,43-致动杆锥块,45-驱动电机,451-驱动齿轮,46-离合器驱动杆,461-第一销轴,47-连杆,471-第二销轴,48-压杆,481-第三销轴,482-第四销轴,49-导轨,491-限位端,5-行星齿轮机构,52-太阳轮,53-行星架,54-行星轮,55-第一齿轮,6-固定壳体,7-离合器,71-离合器输入转鼓,72-离合器输出转鼓,73-摩擦片,74-钢片,75-推筒,76-复位弹簧,77-分离轴承,78-波形弹簧,8-螺旋副,81-螺母驱动杆,811-驱动槽,812-弹性元件,813-轴承座,82-螺母,83-螺杆,84-紧固件,9-驻车机构,91-第二齿轮,92-输出轴,93-棘轮,94-棘爪,941-棘爪旋转轴,942-棘爪复位扭簧,95-第三齿轮,96-第四齿轮,97-变速器,20-汽车轮胎,40-驻车定位器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
实施例1
结合图1至图6,本实施例提供一种离合器和驻车机构共用的致动器,包括驱动电机45和齿弧41,所述驱动电机45设有驱动齿轮451,所述齿弧41上设有与所述驱动齿轮451相匹配的传动齿411,所述驱动齿轮451与所述传动齿411啮合使得所述驱动电机45带动所述齿弧41绕固定轴芯416旋转,所述齿弧41设有第一销孔413和第二销孔414,所述第一销孔413与驻车致动杆42转动连接,所述第二销孔414与离合驱动杆46转动连接,所述驻车致动杆42用于在所述齿弧41的作用下驱动驻车机构,所述离合器驱动杆用于在所述齿弧41的作用下驱动离合器7。即所述齿弧41能够在所述驱动电机45的作用下,带动所述离合器7和所述驻车机构9工作。
需要说明的是,为配合布置在不同轴向位置的离合器螺旋副8和驻车机构9,所述第一销孔413与所述第二销孔414可以设置在所述齿弧41的不同侧,例如,如图3所示,所述第二销孔414设置在所述齿弧41上,所述第一销孔413设置在第一部件415上,所述第一部件415设置在所述齿弧41远离所述第二销孔414的一侧,所述第一部件415与所述齿弧41同步转动。并且本说明书中,所述齿弧41与所述第一部件415通过所述固定轴芯416和固定销轴417固定连接。
如图1所示,所述齿弧41设有第一定位槽412,所述驻车机构9包括驻车定位器40,所述第一定位槽412与所述驻车定位器40相匹配,所述第一定位槽412与所述驻车定位器40配合使得所述驻车机构9锁止。
本说明书实施例中,所述驻车机构9包括棘爪94和棘轮93,所述驻车致动杆42的一端与所述第一销孔413转动连接,所述驻车致动杆41的另一端设有致动锥块43,所述致动杆锥块43能够在所述齿弧41的驱动下沿导轨49往复移动。具体地,所述驱动电机45驱动所述驱动齿轮451顺时针旋转时,所述齿弧41在所述在所述驱动齿轮451的带动作用下逆时针旋转并驱动所述驻车致动杆42沿导轨49往靠近所述棘爪94的方向移动。使得所述致动杆锥块43插入所述棘爪94与所述导轨49之间的间隙中,推动所述棘爪94顺时针转动并与棘轮93发生啮合。
所述棘爪94设有棘爪旋转轴941,所述旋转轴941上套设有棘爪复位扭簧942,当所述驻车制动杆42推动所述棘爪绕所述棘爪旋转轴941顺时针旋转时,所述棘爪复位扭簧942发生形变,产生预紧力。所述棘爪941远离所述驻车致动杆42的一端设有啮合部,所述啮合部与所述棘轮93啮合,以防止棘轮93转动实现驻车锁止。
当所述驱动电机45驱动所述驱动齿轮451逆时针旋转时,所述齿弧41顺时针旋转并驱动所述驻车致动杆42沿导轨49往远离所述棘爪94的方向移动。所述致动杆锥块43逐渐脱离所述棘爪94与所述导轨49之间的间隙,使得所述棘爪94在所述棘爪复位扭簧942的弹力作用下绕所述棘爪旋转轴941逆时针旋转,同时所述啮合部脱离与所述棘轮93的啮合状态,以允许所述棘轮93转动,实现驻车的解锁。所述导轨49的一端为限位端491,当所述棘爪94脱离与所述棘轮94的锁定状态时,所述棘爪93靠近所述驻车致动杆42的一侧停靠在所述限位端491上,避免在棘爪94回程过程中因车辆运动带动的与致动杆锥块43之间的敲击和碰撞,避免对所述致动杆锥块43造成损坏。
本说明书实施例提供的一种致动器,在驱动所述驻车机构9实现锁止时,所述齿弧41能够将所述驱动电机45的驱动齿轮451输出的扭矩Tm放大i倍(i是所述驱动齿轮451与所述齿弧41的传动齿411之间的速比),所述驻车致动杆42输出端输出的力为:
若i=15,Tm=1Nm,LP=30mm,则所述驻车致动杆42输出端输出的拖出力FP=500N,足以满足驻车机构的驻车执行动作所需。
所述离合器驱动杆46的一端与所述第二销孔414转动连接,所述离合器驱动杆46的另一端通过第一销轴461与连杆47相连接,所述第一销轴461位于所述连杆47的中部,所述连杆47的一端通过第二销轴471与变速器离合器壳体6固定,所述连杆47的另一端通过第四销轴482与压杆48相连接,所述压杆48远离所述压杆47的一端通过第三销轴481与螺母驱动杆81相连接。所述齿弧41在所述驱动电机45的驱动下,驱动所述离合驱动杆46转动,经所述连杆47、压杆48和所述螺母驱动杆81,驱动所述螺母82转动实现与所述离合器7的接合。
所述螺母82上设有驱动槽811,所述螺母驱动杆811的驱动齿能够与所述驱动槽811相配合使得所述螺母驱动杆81驱动所述螺母82绕所述螺杆83的轴线旋转。所述螺母驱动杆81的驱动齿还能够在所述驱动槽811内沿所述螺杆83的轴线方向滑动。
所述离合器7包括输入转鼓71、输出转鼓72、摩擦片73、钢片74、推筒75、复位弹簧76、分离轴承77和波形弹簧78。所述螺母82和螺杆83螺接,所述螺杆83通过紧固件84与变速器离合器壳体6固定连接。由于所述螺杆83固定,因此,当所述螺母82在所述齿轮41的驱动作用下旋转时,所述螺母82做沿着螺杆83的轴向旋转运动。
将当所述驻车机构9处于锁止状态时(图1),所述第一销孔413所在的位置记为第一初始位置;将当所述驻车机构9处于锁止状态时,所述螺母驱动杆81所在的位置记为第二初始位置。记当所述第一销孔413由所述第一初始位置旋转运动到相对于所述第一初始位置的变化角度为α时(图4),所述驻车机构9的棘爪95与所述棘轮93脱开,所述棘爪94停靠在所述导轨49的限位端491上,驻车机构9解锁,记此时所述螺母驱动杆81发生的角度变化为β。所述齿弧41设有第二定位槽418,所述第二定位槽418与所述驻车定位器40相匹配。此时,所述驻车定位器40与所述第二定位槽418配合,所述驻车机构9解锁,车辆可处于行驶状态,所述驱动电机45可断电。若此时,发动机离合器的离合器未接合,发动机无法为车辆运行提供扭矩,混合动力车辆可工作在单纯由电机驱动行驶的工况下。
当所述驱动电机45继续顺时针旋转,所述齿弧41逆时针旋转。如图5所示,当所述第一销孔413的旋转角度由α变化为α3时,对应的所述螺母驱动杆81的角度变化从β转变为β3时,所述螺母82在所述螺母驱动杆81的驱动下沿所述螺杆83的轴线方向往靠近所述推筒75的方向旋转螺进;并对弹性元件812进行压缩,使得所述螺母82与轴承座813轴向接触,推动所述分离轴承77与所述推筒75一起往靠近所述钢片74的方向移动,最终所述推筒75克服离合器的间隙,压缩所述波形弹簧78将所述钢片74和所述摩擦片73紧压结合。当所述钢片74和所述摩擦片73之间的压力足够大时,离合器钢片74和所述摩擦片73之间产生足够大的摩擦扭矩,从而实现将所述输入转鼓71的扭矩传递给所述输出转鼓72。由于所述输出转鼓72与变速器输出轴相连接,因此,当离合器接合后,发动机1能够加入到对车辆运行的扭矩输出中,当然,发动机可单独为车辆行驶提供驱动力,也可和电机共同为车辆运行输出扭矩。
所述波形弹簧78设置在所述钢片74和所述推筒75之间能够起到缓冲作用,并可用于在所述钢片74与所述推筒75脱离紧压状态时提供所述钢片74回复至初始位置的弹性力。所述离合器7还包括复位弹簧76,所述复位弹簧76能够在所述离合器7解除接合状态时将所述推筒75向远离所述钢片的方向推开。
当所述齿弧41带动所述螺母驱动杆81运动至如图6所示的状态时,所述螺母驱动杆81的角度变化转变为β4,此时,作用在所述螺母82上的扭矩为:
其中,i是所述驱动齿轮451与所述齿弧41的传动齿411之间的速比,Tm是所述驱动电机45的输出扭矩;扭矩TC可达到所述驱动电机45的输出扭矩的50倍及以上,再通过螺旋副8转化生成为近万牛的离合器压紧力,足以实现离合器的接合,实现发动机扭矩的传递。
当所述螺母驱动杆81处于如图6中所示的位置时,作用在所述螺母82上的扭矩放大倍数要远大于作用在如图4所示的螺母驱动杆81所处状态下时的螺母82上的扭矩放大倍数;而所述螺母82的转速要慢于图4状态下所述螺母82的转速。
所述分离轴承77设置在所述轴承座813上,所述分离轴承77设置在所述螺母82与所述推筒75之间,所述弹性元件812设置在所述螺母82和所述分离轴承77之间。当致动器驱动所述驻车机构9处于锁止状态时,所述弹性元件812能够使得所述分离轴承77与所述推筒75紧压,从而可以减少当致动器驱动所述离合器7接合时所述分离轴承77的行程,减少所述离合器7接合所花的时间。
所述输入转鼓71与所述钢片74箱连接,所述输入转鼓71与所述发动机转子21和输入轴14相连接,所述输出转鼓72与所述摩擦片73相连接,所述输出转鼓72经所述行星架53与所述第一齿轮55相连接。当所述钢片74与所述摩擦片73紧压并产生足够大的摩擦扭矩时,离合器结合,从而实现发动机扭矩的传递。
当所述螺母82旋转使得所述钢片74与所述摩擦片73紧压实现所述离合器7的接合后,由于所述螺母82与所述螺杆84为螺纹连接,即所述螺旋副8能够实现自锁。因此,当所述离合器7接合后,所述驱动电机45可断电不再为驱动螺母82转动而工作,无需耗费电能。现有技术中采用的液压式致动器为保证离合器持续处于接合状态,需油泵持续工作,耗费能量。因此,本说明书实施例提供的共用致动器与液压式致动器相比,更加节能环保,且能降低成本。
当需要解除所述离合器7的接合状态时,使得所述驱动电机45逆时针旋转,即可使得所述螺母82沿所述螺杆83轴线方向往远离所述推筒75的方向移动,使得所述钢片74解除与所述摩擦片73的紧压状态。
本发明提供的一种共用的致动器,在驱动所述离合器7接合时,所述驻车机构9处于解锁状态;当驱动所述驻车机构7的棘爪94与所述棘轮93啮合实现驻车锁止时,所述螺母空旋转不做功;即所述离合器7和所述驻车机构9不会同时工作。因此,本发明实施例提供的一种离合器和驻车机构共用的致动器,能够通过一个驱动电机45实现对所述离合器7和所述驻车机构9的分别驱动,省去了一套驱动装备,因此节省了成本和能耗,并且也有利于实现车辆轻量化设计。
实施例2
结合图1至图6,本说明书提供一种车辆,包括实施例1中所述的离合器和驻车机构共用的致动器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,包括驱动电机(45)和齿弧(41),所述驱动电机(45)设有驱动齿轮(451),所述齿弧(41)上设有与所述驱动齿轮(451)相匹配的传动齿(411),所述驱动齿轮(451)与所述传动齿(411)啮合使得所述驱动电机(45)带动所述齿弧(41)旋转,所述齿弧(41)设有第一销孔(413)和第二销孔(414),所述第一销孔(413)与驻车致动杆(42)转动连接,所述第二销孔(414)与离合器驱动杆(46)转动连接,所述驻车致动杆(42)用于驱动驻车机构(9),所述离合器驱动杆(46)用于驱动离合器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述齿弧(41)设有第一定位槽(412),所述驻车机构(9)包括驻车定位器(40),所述第一定位槽(412)与所述驻车定位器(40)相匹配,所述第一定位槽(412)与所述驻车定位器(40)配合使得所述驻车机构(9)锁止。
3.根据权利要求2所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述驻车机构(9)包括棘爪(94)和棘轮(93),所述驻车致动杆(42)的一端与所述第一销孔(413)转动连接,所述驻车致动杆(42)的另一端设有致动杆锥块(43),所述致动杆锥块(43)能够在所述齿弧(41)的作用下沿导轨(49)往复移动,所述驻车致动杆(42)能够推动棘爪(94)使得所述棘爪(94)与所述棘轮(93)啮合。
4.根据权利要求3所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述导轨(49)一端为限位端(491),所述限位端(491)用于限制所述棘爪(94)是回程范围。
5.根据权利要求3所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述棘爪(94)包括棘爪旋转轴(941),所述驻车致动杆(42)能够推动所述棘爪(94)绕所述棘爪旋转轴(941)旋转,所述棘爪(94)远离所述驻车致动杆(42)的一端设有啮合部,所述啮合部用于与所述棘轮(93)啮合。
6.根据权利要求1所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述离合器驱动杆(46)的一端与第二销孔(414)转动连接,所述离合器驱动杆(46)的另一端连接有连杆(47),所述连杆(47)的一端固定,所述连杆(47)的另一端经压杆(48)与螺母驱动杆(81)转动相连,所述离合驱动杆(46)在所述齿弧(41)的作用下驱动所述螺母驱动杆(81)旋转使得螺母(82)与离合器(7)接合。
7.根据权利要求6所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述离合器包括摩擦片(73)、钢片(74)和推筒(75),所述螺母(82)与螺杆(83)螺接,所述螺母(82)沿所述螺杆(83)轴向旋转能够推动所述推筒(75),所述推筒(75)在所述螺母(82)的作用下能够使得所述摩擦片(73)和所述钢片(74)紧压接合。
8.根据权利要求7所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述钢片(74)与所述推筒(75)之间设有波形弹簧(78),所述波形弹簧(78)能够在所述钢片(74)和所述推筒(75)之间起缓冲作用。
9.根据权利要求7所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述螺母(82)与所述推筒(75)之间设有分离轴承(77),所述分离轴承(77)设置在轴承座(813)上,所述螺母(82)与分离轴承(77)之间设有弹性元件(812),所述螺母(82)通过所述分离轴承(77)推动所述推筒(75)。
10.根据权利要求9所述的一种离合器和驻车机构共用的致动器,其特征在于,所述离合器还包括输入转鼓(71)和输出转鼓(72),所述输入转鼓(71)与所述钢片(74)相连接,所述输入转鼓(71)与发电机转子(21)和输入轴(14)固定连接,所述输出转鼓(72)与所述摩擦片(73)相连接,所述输出转鼓(72)经行星架(53)与第一齿轮(55)相连接。
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