CN115199747B - 闭锁致动器、制动变速器及行车制动器和/或驻车制动器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制动变速器(1)、尤其是用于电动驻车制动器和/或行车制动器的制动变速器(1)的闭锁致动器(2),其具有:驱动装置(5);壳体(10);具有旋转轴线(R)和从动件(24)的变速器(20);以及棘爪滑架(30),所述棘爪滑架(30)可以在轴线(L)上在第一位置和第二位置之间沿闭锁路径移动;其中,所述从动件(24)通过偏心件(25)与所述棘爪滑架(30)耦合并可以在所述从动件(24)旋转时使所述棘爪滑架(30)在所述轴线(L)上移动。此外,本发明涉及一种制动变速器(1)以及一种行车制动器和/或驻车制动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于锁定棘轮的闭锁致动器、一种具有这种闭锁致动器的制动变速器以及一种行车制动器和/或驻车制动器。
背景技术
闭锁致动器从现有技术中已知采用不同的设计方案。从现有技术已知的闭锁致动器用于机械地锁定轴或变速器部分并且在现有技术中用于大量应用。通用闭锁致动器例如广泛用于电子驻车制动器,并且总是当车辆要长时间停车并拉紧制动器时使用。
这种驻车制动器也称为电动驻车制动器(EPB)并且通常包括制动钳和电机,其中,电机被致动以拉紧制动器。电动驻车制动器与制动系统中的常规液压行车制动器一起广泛用于机动车辆中。
为了确保驻车制动器随时充分地制动机动车辆,尤其是干式驻车制动器必须可以在车辆静止时被拉紧,以便即使在参与构件的冷却状态下也提供足够高的制动力,以使机动车辆保持在其位置。
这种制动系统在过去已经证明了自己,不过已经表明,所使用的闭锁致动器一方面已证明不可靠且容易出错,另一方面具有高的响应时间,由此尤其打开驻车制动器以继续行驶是以延迟的方式进行。
此外,汽车工业方面希望在机动车辆中使用“干式”电动行车制动器,以便一方面实现重量减轻,另一方面降低制动系统的复杂性。
发明内容
在此提出本发明。
本发明的目的是提供一种闭锁致动器,尤其是一种用于电动行车制动器的制动变速器的闭锁致动器,该闭锁致动器以符合目的的方式消除现有技术中已知的缺点。闭锁致动器应实现在行驶操作和驻车操作之间的行车制动器的操作模式之间的快速切换,另一方面,可以可靠地在驻车操作中闭锁制动器的制动变速器。
根据本发明的闭锁致动器具有:驱动装置,壳体,以及由驱动装置驱动的具有从动件的变速器。此外,闭锁致动器具有棘爪滑架,该棘爪滑架可以在轴线上在第一位置和第二位置之间沿着闭锁路径移动。根据本发明规定的是,从动件通过偏心件与棘爪滑架如此耦合,使得可以在从动件旋转时使棘爪滑架在轴线上移动。
本发明基于的想法是提供一种紧凑的闭锁致动器,该闭锁致动器使用变速器来致动棘爪滑架。变速器在驱动侧由驱动装置驱动,并且变速器在从动侧通过从动件借助偏心件与棘爪滑架有效连接,由此棘爪滑架可以在轴线上移动。偏心件偏心于变速器的旋转轴线布置在托架上,其中,在此方面已指出的是,偏心件可以紧固在从动件上,也可以与从动件一体构成。
根据本发明的棘爪滑架可以用作闭锁构件或闭锁棘爪,或者可以包括闭锁构件或闭锁棘爪并且构造成与稍后详细描述的棘轮相互作用。棘爪滑架的第一位置可以对应于棘轮的释放状态,其中,棘爪滑架不会伸入或接合到棘轮或其齿部中,并且该棘轮可以在两个旋转方向上自由移动。
棘爪滑架的第二位置可以对应于棘轮的闭锁状态,其中,棘轮优选地在两个旋转方向中的一个上被闭锁并且在两个旋转方向中的另一个上具有自由运转。在该第二位置处,棘爪滑架可以伸入到棘轮或其齿部中并且将棘轮在两个旋转方向中的至少一个上锁定。
本发明的一个有利改进方案规定的是,偏心件接合到棘爪滑架的引导凹槽中。因此,偏心件至少在笛卡尔空间方向中的一个上与引导凹槽有效接触,其中,引导凹槽实现偏心轮在优选一个横向于轴线的方向上的偏转。
本发明的另一个有利的设计方案规定的是,偏心件可移动地保持在引导凹槽内在垂直于旋转轴线的平面内。相应地,引导凹槽不仅朝轴线的方向而且朝横向于轴线的方向如此被确定尺寸,使得偏心件可在引导凹槽内移动。尤其有利的是,偏心件只能与引导凹槽的接触表面有效接触,其中,进一步更优选地,引导凹槽的接触表面布置在背离闭锁棘爪的一侧上。
引导凹槽应实现棘爪滑架的规避运动,该规避运动允许棘轮的自由运转。
为此,棘轮可以优选地具有带有平齿面和陡齿面的齿部,其中,棘爪滑架可以在进行规避运动的同时滑过平坦的侧面,而在朝相反方向旋转时,棘爪滑架撞到陡峭的侧面,与该陡峭的侧面形成形状配合并阻止旋转。
本发明的一个改进方案规定的是,引导凹槽在轴线上如此被确定尺寸,使得实现偏心件在引导凹槽内并在闭锁路径的数量级内的位移。闭锁路径的数量级内的尺寸确定应理解为一种尺寸,该尺寸优选地对应于棘轮的齿高并且小于或等于闭锁路径。该尺寸可以优选地为闭锁路径的约75-100%。引导凹槽实现棘爪滑架的规避运动,以实现棘轮的自由运转。
根据本发明的另一个有利设计方案,棘爪滑架的引导凹槽具有滑槽,该滑槽与偏心件相互作用。滑槽形成引导凹槽的接触表面。在偏心件旋转时,偏心件在滑槽上滚动,其中,滑槽具有非线性形状,优选波形,由此棘爪滑架的位移除了偏心件的旋转运动之外还依赖于滑槽的形状设计。
根据本发明的一个优选设计方案,引导凹槽的滑槽包括突出部,棘爪滑架通过该突出部沿着闭锁路径在第一位置和第二位置之间首先朝相反方向移动。优选地还规定的是,滑槽除了突出部还具有端部位置部段。偏心件可以克服增加的阻力被推过突出部,由此形成锁定器件,该锁定器件防止偏心件无意地离开第一端部位置和/或第二端部位置。
另外,已经证明有利的是,棘爪滑架由弹簧器件偏置到第一位置或第二位置。优选地,弹簧器件将棘爪滑架偏置到第二位置,即闭锁位置。优选地,偏心件确定棘爪滑架朝第二位置的方向的最大偏转,并且弹簧器件在与偏心件相反的方向上起作用。
已经证明有利的是,变速器包括行星齿轮变速器和/或摆线变速器。
优选地,行星齿轮变速器和/或摆线变速器包括齿圈,其中,齿圈优选地具有内齿部。
此外,已证明有利的是,变速器具有驱动轮和至少一个行星齿轮,该行星齿轮通过可围绕旋转轴线旋转的托架与从动件耦合。驱动轮优选地由驱动装置驱动并且与至少一个行星齿轮有效接触,其中,行星齿轮又与齿圈有效连接。
摆线变速器的行星齿轮由驱动轮借助偏心件驱动并在围绕旋转轴线的轨道运动中在齿圈上滚动。行星齿轮的旋转运动或轨道运动通过托架传递到从动件,该托架具有一个或多个销,这些销以已知方式接合到行星齿轮的凹槽中。
行星齿轮变速器优选地具有多个行星齿轮,也称为行星轮,它们可旋转地布置在公共的行星齿轮托架上。行星齿轮托架可以围绕旋转轴线旋转并形成从动件。
根据本发明的一个改进方案,齿圈固定地布置在壳体中,并且驱动装置驱动行星齿轮变速器或摆线变速器的驱动轮。驱动轮和/或齿圈都可以优选地与旋转轴线同轴地布置,并且至少一个行星齿轮与托架一起围绕旋转轴线旋转。托架的旋转对应于行星齿轮变速器的从动,并预给定偏心件在围绕旋转轴线的轨道上的运动。
根据本发明的一个改进方案,棘爪滑架通过引导件垂直于旋转轴线可移动地保持在轴线上。引导件形成棘爪滑架的强制引导并且构造成吸收横向于轴线的力,这些力可以例如在棘轮闭锁时产生。
优选地,棘爪滑架的引导件是壳体中的凹槽,其中,还可以根据一个改进方案设置第二壳体部分,该第二壳体部分将棘爪滑架以形状配合的方式保持在壳体的凹槽中。另外,有利的是,第二壳体部分构成用于托架的轴承。可以设置另外的壳体部分,这些另外的壳体部分例如完全或部分地共同收纳驱动装置和/或壳体部分。
本发明的一个改进方案规定了至少一个端部止挡件,通过该端部止挡件限制托架围绕旋转轴线的旋转。优选地,两个端部止挡件限制托架旋转大约180°。端部止挡件预给定偏心件在端部位置处的位置并预给定棘爪滑架的位置。
本发明的一个改进方案规定的是,设置有至少一个传感器,该传感器可以检测棘爪滑架、托架和/或偏心件的位置。因此,传感器可以明确地检测闭锁致动器的状态。
驱动装置可以包括直流电机。直流电机可以由直流电压源、尤其是机动车辆的蓄电装置提供电压。
本发明的另一方面涉及一种制动变速器,其具有前述的闭锁致动器和可旋转的棘轮。
优选地,棘轮可旋转地布置在变速器轴线上,其中,变速器轴线进一步更优选地平行于闭锁致动器的变速器的旋转轴线。
另外,有利的是,闭锁致动器的壳体也形成制动变速器的变速器壳体。
还已经证明有利的是,棘轮具有多个齿,其中,各个齿由平齿面和陡齿面形成。
本发明的另一方面涉及一种制动器,尤其是具有前述的变速器的电动行车制动器和/或驻车制动器。
附图说明
下面参照附图详细描述两个实施例。在附图中:
图1示出了闭锁致动器的分解图,该闭锁致动器具有驱动装置、壳体、设计为行星齿轮变速器的变速器以及棘爪滑架,该棘爪滑架可以在第一位置和第二位置之间移动;
图2示出了根据图1的闭锁致动器,该闭锁致动器具有制动变速器的棘轮,其中,棘爪滑架处于第一位置并且棘轮可以在两个旋转方向上自由移动;
图3示出了根据图2的闭锁致动器的立体图;
图4示出了根据图1至图3的闭锁致动器,其中,棘爪滑架处于第二位置并且棘轮可以在两个旋转方向上自由移动;
图5示出了根据图4的闭锁致动器的立体图;
图6示出了根据图1至图5的闭锁致动器,其中,棘爪滑架碰撞棘轮的齿;
图7示出了棘爪滑架的滑槽的放大细节图;
图8示出了根据第二实施例的闭锁致动器的分解图,该闭锁致动器具有设计为摆线变速器的变速器;以及
图9示出了根据图8的闭锁致动器的放大细节图。
具体实施方式
以下,相同或功能相同的构件用相同的附图标记标识。为了清楚起见,并非所有相同或功能相同的部件在各个图中都标有附图标记。
从图1可以看出根据第一实施例的电动行车制动器的制动变速器1的闭锁致动器2的立体分解图,该闭锁致动器2包括驱动装置5、壳体10、变速器20以及棘爪滑架30。
驱动装置5可以是直流电机并且与行星齿轮变速器20驱动连接。
壳体10可以由多个壳体部分14、14'、15和15'形成,其中,优选地,壳体部分14、14'、15和15'由塑料制成,优选地通过注塑成型来制成。为了说明的目的,在图1至图7中仅示出了第二壳体部分15。
壳体10还可以进一步容纳制动变速器1的部件(未完全示出),例如棘轮50。壳体部分14、15可以例如通过螺纹连接彼此连接。壳体部分14'和15'用作壳体盖。
根据该实施例,变速器20可以是驱动从动件24的行星齿轮变速器。行星齿轮变速器具有旋转轴线R、驱动轮21、三个行星齿轮22以及齿圈26,该三个行星齿轮22可旋转地保持在托架23上,其中,托架23或行星齿轮托架与从动件24连接。驱动轮21可以构成太阳轮,并且行星齿轮22构成由行星齿轮托架可旋转地保持的行星齿轮。旋转轴线R由驱动轮21预给定,其中,驱动轮21和齿圈26同心布置。托架23通过轴27可旋转地支撑在壳体10上,优选地支撑在第二壳体部分15上,其中,托架23或轴27也可以在旋转轴线R上旋转。相应的行星齿轮22不仅与齿圈26啮合,而且与驱动轮21啮合。托架23和轴27可以形成从动件24。
驱动轮21由驱动装置5驱动。
尤其是从根据图1的分解图中可以看出,在托架23上布置有偏心件25,该偏心件25相对于旋转轴线R偏心地优选地布置在托架23的背离行星齿轮22的一侧上。
此外,从图4、图5、图8和图9中可以看出,托架23不具有旋转对称的形状,而是呈梨形构成有椭圆形的腹部部段和长方体状的颈部部段。颈部部段在围绕旋转轴线R的两个绕转方向上构成止挡表面28a、28b。已经证明有利的是,止挡表面28a、28b构成为V形。
偏心件25或托架23可以在两个端部位置之间前后旋转大约180°,其中,在端部位置处,止挡表面28a、28b与布置在壳体10上的端部止挡件18、19相互作用。偏心件位于第一端部位置的图标记为“A”,并且偏心件25位于第二端部位置的图标记为“B”。
如图9详细所示,端部止挡件18、19可以构成在止挡元件17上,该止挡元件17呈V形并且通过位于两个端部止挡件18、19中间的螺栓支撑在壳体10上。
棘爪滑架30包括闭锁棘爪31并且可以沿轴线L移动,其中,轴线L横向于旋转轴线R布置。棘爪滑架30可以沿闭锁路径在第一位置和第二位置之间在轴线L上移动,其中,在第一位置处,闭锁棘爪31如图2和图3所示从棘轮50中被拉出,并且可以在第二位置处接合到棘轮50中。
棘爪滑架30可以具有近似矩形的形状并且还具有第一端部区域和第二端部区域,其中,第一端部区域布置在背离棘轮50的一侧上,第二端部区域布置在面向棘轮50的一侧上,并且在第二端部区域中布置有闭锁棘爪31。
如图1所示,壳体10可以具有引导件12,棘爪滑架30通过该引导件12可移动地保持在轴线L上。优选地,引导件12形成形状配合,在该形状配合中,棘爪滑架30以防丢失的方式被保持并且可以吸收任何横向力。
棘爪滑架30通过弹簧器件40以偏置方式支撑在壳体10或第二壳体部分15上,其中,弹簧器件40一方面支撑在棘爪滑架30中的弹簧座42上,另一方面支撑在壳体10或第二壳体部分15上。弹簧器件40将棘爪滑架30在轴线L上朝第二位置的方向或朝棘轮50的方向偏置。
参照图1可以看出,棘爪滑架30具有引导凹槽35。引导凹槽35形成接触表面,偏心件25可以在围绕旋转轴线R的绕转运动时在该接触表面上滚动。在引导凹槽35中布置有滑槽36,或者换句话说,接触表面构成为用于偏心件25的滑槽36。引导凹槽35可以确定尺寸成大于偏心件25,因此偏心件25可移动地布置在引导凹槽35中和引导凹槽35内。优选地,引导凹槽35如此确定尺寸,使得偏心件25可以在闭锁路径的数量级的区域中在凹槽内在轴线L上移动。
弹簧器件40将滑槽36抵靠偏心件25张紧,其中,偏心件25预给定棘爪滑架30朝第二位置或棘轮50的方向的偏转。偏心件25以其侧表面沿滑槽36滑动,其中,滑槽36具有突出部37,该突出部37尤其是在图6和图7中详细示出。
突出部37布置在引导凹槽35中的棘爪滑架30的面向第一端部区域的一侧上并在轴线L上突出到引导凹槽35中。除了突出部之外,还设置有滑槽36的端部位置部段38,偏心件25在端部位置中的一个处伸入到该端部位置部段38中。
突出部37防止偏心件25在第一端部位置“A”和/或第二端部位置“B”处发生不期望的扭转,因为偏心件25必须首先克服弹簧器件40的弹簧力使棘爪滑架30位移。这种位移可以首先朝相反的方向进行。由此可以省去额外的锁定器件。
在图2、图3和图7中,偏心件25处于第一端部位置“A”并且将棘爪滑架30保持在释放棘轮50的位置。在该第一位置处,棘轮50可以在两个旋转方向上自由旋转。在第一端部位置“A”(未示出)处,止挡表面28a与第一端部止挡件18有效接触,并且偏心件25与滑槽36的端部位置部段38有效接触。
为了闭锁制动变速器1,驱动装置5被控制并且偏心件25根据图2中所示的箭头线顺时针旋转180°。在这里,偏心件25沿着滑槽36被推过突出部37,由此棘爪滑架30首先在轴线L上被引导离开棘轮50并随后才由于偏心件25在弹簧器件40的弹簧力作用下朝棘轮50的方向的进一步旋转而位移,直到偏心件25已到达根据图4、图5和图6的第二端部位置“B”。
在第二端部位置“B”处,止挡表面28b与第二止挡件19有效接触并且偏心件25伸入或卡定到滑槽36的端部位置部段38中。通过在将闭锁致动器2用于驻车制动器和/或行车制动器的制动变速器时进行卡定,闭锁致动器2可以将驻车位置牢固地保持在第二位置以抵抗不期望的振动。
在第二端部位置“B”处,如图6中借助箭头线所示,棘轮50被闭锁并且只能进行朝两个旋转方向中的一个的旋转。在驻车制动器和/或行车制动器的制动变速器1的情况下,这对应于驻车位置。棘爪滑架30将棘轮50朝一个旋转方向闭锁并允许朝相反的旋转方向的自由运转。在这里,棘爪滑架30或闭锁棘爪31可以抵抗弹簧器件40的弹簧力进行规避运动。因此,可以拉紧驻车制动器和/或行车制动器。
为了释放制动变速器1或棘轮50,驱动装置5被控制并且偏心件25逆着图2所示的箭头线旋转180°,直到止挡表面28a与第一止挡件18有效接触并且偏心件25再次伸入到滑槽36的端部位置部段38中。第一端部位置“A”的到达和/或第二端部位置“B”的到达可以通过传感器来检测。
在闭锁棘轮时在特殊情况下会发生的是,棘爪滑架30移动到棘轮的齿上,例如如图5所示。棘爪滑架30或闭锁棘爪31移动到棘轮50的凸齿上并且不能锁定该棘轮50。制动变速器1的传感器可以确定棘爪滑架30或闭锁棘爪31的位置或接合,并且棘轮50可以通过制动电机进一步旋转棘轮50,从而使闭锁棘爪31卡定到棘轮50中。
从图8中可以看到第二实施例,该第二实施例除了变速器20的设计之外构成相同。
变速器20根据第二实施例构成为摆线变速器。驱动轮21包括偏心件21a,该偏心件21a与行星齿轮22有效接触。行星齿轮22可以沿着齿圈26中的轨道滚动,其中,齿圈26和行星齿轮的对应齿部相互接合。
托架23布置成可以围绕旋转轴线R移动,该托架23具有一个或多个销,这些销接合到行星齿轮22的随动凹槽中并且可以将旋转运动传递到托架。托架23通过轴27可旋转地支撑在壳体10上,优选地支撑在第二壳体部分15上。
类似于第一实施例,偏心件25布置在托架23上并且与托架23牢固连接。如在图9中详细可见,托架23不具有围绕旋转轴线R的旋转对称形状。托架23的形状可以描述为梨形并且包括椭圆形的腹部部段和长方体状的颈部部段。颈部部段在围绕旋转轴线R的两个旋转方向上构成止挡表面28a、28b,该止挡表面28a、28b可以与端部止挡件18、19相互作用。
附图标记说明:
1 制动变速器
2 闭锁致动器
5 驱动装置
10 壳体
12 引导件
13 凹槽
14 壳体部分
15 壳体部分
18 端部止挡件
19 端部止挡件
20 变速器
21 驱动轮
22 行星齿轮
23 托架
25 偏心件
26 齿圈
27 轴
30 棘爪滑架
31 闭锁棘爪
35 引导凹槽
36 滑槽
37 突出部
38 端部位置部段
40 弹簧器件
42 弹簧座
50 棘轮
L 轴线
R 旋转轴线
Claims (19)
1.一种用于制动变速器(1)的闭锁致动器(2),其具有:
- 驱动装置(5);
- 壳体(10);
- 具有旋转轴线(R)和从动件(24)的变速器(20);以及
- 棘爪滑架(30),所述棘爪滑架(30)可以在轴线(L)上在第一位置和第二位置之间沿着闭锁路径移动;
- 其中,所述从动件(24)通过偏心件(25)与所述棘爪滑架(30)耦合并可以在所述从动件(24)旋转时使所述棘爪滑架(30)在所述轴线(L)上移动。
2.根据权利要求1所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述偏心件(25)接合到所述棘爪滑架(30)的引导凹槽(35)中。
3.根据权利要求2所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述引导凹槽(35)垂直于所述旋转轴线(R),所述偏心件(25)可以在所述引导凹槽(35)内在所述引导凹槽(35)中的垂直于所述旋转轴线(R)的平面内移动。
4.根据权利要求2所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述引导凹槽(35)在所述轴线(L)上如此被确定尺寸,使得实现所述偏心件在所述引导凹槽(35)内在所述闭锁路径的数量级内的位移。
5.根据权利要求2所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述引导凹槽(35)包括滑槽(36)。
6.根据权利要求5所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述滑槽(36)具有突出部(37),所述棘爪滑架(30)通过所述突出部(37)沿着所述闭锁路径在所述第一位置和所述第二位置之间首先朝相反方向移动。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述棘爪滑架(30)由弹簧器件(40)偏置到所述第二位置。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述变速器(20)为行星齿轮变速器或摆线变速器,所述行星齿轮变速器或摆线变速器各自具有齿圈(26)。
9.根据权利要求8所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述变速器(20)具有驱动轮(21)和至少一个行星齿轮(22),所述行星齿轮(22)通过可围绕所述旋转轴线(R)旋转的托架(23)与所述从动件(24)耦合。
10.根据权利要求9所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述齿圈(26)固定地布置在所述壳体(10)中,并且所述驱动装置(5)驱动所述驱动轮(21)。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述从动件(24)穿通所述棘爪滑架(30)。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述棘爪滑架(30)通过引导件(12)垂直于所述旋转轴线(R)可移动地保持在所述轴线(L)上。
13.根据权利要求12所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述棘爪滑架(30)的所述引导件(12)由所述壳体(10)中的凹槽(13)构成。
14.根据权利要求13所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所外壳体(10)具有第一壳体部分(14)和第二壳体部分(15),所述第一壳体部分(14)和第二壳体部分(15)将所述棘爪滑架(30)形状配合地保持在所述凹槽(13)中,并且所述第二壳体部分(15)将所述从动件(24)以支承的方式保持在所述旋转轴线(R)上。
15.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,设置有两个端部止挡件(18,19),通过所述两个端部止挡件(18,19)限制所述从动件(24)或所述偏心件(25)围绕所述旋转轴线(R)的旋转。
16.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,设置有传感器,所述传感器可以检测所述棘爪滑架(30)、所述从动件(24)和/或所述偏心件(25)的位置。
17.根据权利要求1-6中任一项所述的闭锁致动器(2),其特征在于,所述驱动装置(5)包括直流电机。
18.一种制动变速器(1),其具有根据前述权利要求中任一项所述的闭锁致动器(2)和可以在变速器轴线上旋转的棘轮(50)。
19.一种制动器,所述致动器为行车制动器和/或驻车制动器,其具有根据权利要求18所述的制动变速器(1)。
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