DE102011111425B4 - Achtganggetriebe - Google Patents
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Abstract
Getriebe (110), umfassend:ein Getriebegehäuse (50);ein Eingangselement (112);einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (114, 116, 118, 120), die jeweils ein Sonnenrad (114a, 116a, 18c, 120a), einen Planetenradträger(114b, 116b, 118b, 120c) und ein Hohlrad (114c, 116c, 118a, 20b) aufweisen;ein erstes Verbindungselement (138), das das Hohlrad (114c) des ersten Planetenradsatzes (114) ständig mit dem Planetenradträger (116b) des zweiten Planetenradsatzes (116) und ständig mit dem Sonnenrad (120a) des vierten Planetenradsatzes (120) verbindet;ein zweites Verbindungselement (140), das den Planetenradträger (114b) des ersten Planetenradsatzes (114) ständig mit dem Hohlrad (116c) des zweiten Planetenradsatzes (116) verbindet;ein drittes Verbindungselement, das das Sonnenrad (18c) des dritten Planetenradsatzes (118) ständig mit dem Hohlrad (20b) des vierten Planetenradsatzes (120) verbindet,ein Ausgangselement (122), das ständig mit dem Planetenradträger (118b) des dritten Planetenradsatzes (118) und mit dem Planetenradträger (120c) des vierten Planetenradsatzes (120) verbunden ist;sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134), wobei ein erster (124) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um den Planetenradträger (114b) des ersten Planetenradsatzes (114) und das Hohlrad (116c) des zweiten Planetenradsatzes (116) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein zweiter (126) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (116a) des zweiten Planetenradsatzes (116) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein dritter (128) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen(124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (118a) des dritten Planetenradsatzes (118) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein vierter (130) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (114a) des ersten Planetenradsatzes (114) mit dem Eingangselement (112) zu verbinden, ein fünfter (132) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (18c) des dritten Planetenradsatzes (118) und das Hohlrad (20b) des vierten Planetenradsatzes (120) mit dem Eingangselement (112) zu verbinden, und ein sechster (134) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (118a) des dritten Planetenradsatzes (118) mit dem Eingangselement (112) zu verbinden,wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv in Kombinationen von dreien einrückbar sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement (112) und dem Ausgangselement (122) herzustellen.
Description
- Die Erfindung betrifft allgemein ein Achtganggetriebe, das vier Planetenradsätze und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen aufweist.
- Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen oder Bremsen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
- Obgleich gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf für neue und verbesserte Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein verbessertes, kostengünstiges und kompaktes Mehrganggetriebe.
- Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2011 016 245 A1 ist ein Achtganggetriebe mit vier Planetenradsätzen und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen bekannt, von denen drei Kupplungen und drei Bremsen sind. Das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes sind ständig miteinander verbunden. Die Planetenradträger des dritten und vierten Planetenradsatzes sind ebenfalls ständig miteinander aber auch mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden. Die Sonnenräder des ersten und zweiten Planetenradsatzes sind über ein erstes Verbindungselement miteinander verbunden. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes sind über ein zweites Verbindungselement miteinander verbunden. Das Ausgangselement ist mit dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Die Hohlräder des zweiten und dritten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes sind jeweils über einen Drehmomentübertragungsmechanismus an einem Getriebegehäuse festlegbar. Das Eingangselement ist über drei Kupplungen mit unterschiedlichen Elementen der Planetenradsätze verbindbar. - Die
DE 101 15 995 A1 offenbart Neunganggetriebe mit vier Planetenradsätzen und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen bekannt, von denen drei Kupplungen und drei Bremsen sind. Ein erstes Verbindungselement stellt eine ständige Verbindung zwischen einem Element des ersten Planetenradsatzes und einem Element des zweiten Planetenradsatzes und einem Element des dritten oder vierten Planetenradsatzes her. Ein zweites Verbindungselement stellt eine ständige Verbindung zwischen einem weiteren Element des ersten Planetenradsatzes und einem weiteren Element des zweiten Planetenradsatzes her. Ein drittes Verbindungselement stellt eine ständige Verbindung zwischen jeweils einem Zahnradelement des dritten und vierten Planetenradsatzes her. Es gibt nur eine einzige über eine Kupplung herstellbare Verbindung zwischen dem Eingangselement und einem Element des vierten Planetenradsatzes und gleichzeitig einem Element des dritten Planetenradsatzes. Zwei Zahnradelemente des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes sind jeweils über einen Drehmomentübertragungsmechanismus an einem Getriebegehäuse festlegbar. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, kostengünstiges und kompaktes Achtganggetriebe zur Verfügung zu stellen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform des Getriebes ist in dem abhängigen Anspruch angegeben.
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:
-
1 ist ein Hebeldiagramm eines Achtganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 ist eine schematische Ansicht des Achtganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; -
3 ist eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungsmechanismen in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den1 und2 veranschaulichten Getriebes darstellt; - In
1 ist ein Achtganggetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetenradsatzes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu variieren, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungseinrichtungen oder Verbindungen zwischen dem Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungsmechanismen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Wenn die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Finger festgelegt. - Unter fortgesetzter Bezugnahme auf
1 umfasst das Getriebe110 eine Eingangswelle oder ein Eingangselement112 einen ersten Planetenradsatz114 mit drei Knoten: einem ersten Knoten114A , einem zweiten Knoten114B und einem dritten Knoten114C , einen zweiten Planetenradsatz116 mit drei Knoten: einem ersten Knoten116A , einem zweiten Knoten116B und einem dritten Knoten116C , einen dritten Planetenradsatz118 mit drei Knoten: einem ersten Knoten118A , einem zweiten Knoten118B und einem dritten Knoten18C , einen vierten Planetenradsatz120 mit drei Knoten: einem ersten Knoten120A , einem zweiten Knoten20B und einem dritten Knoten120C , und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement122 . - Gemäß
1 ist der zweite Knoten114B des ersten Planetenradsatzes114 mit dem dritten Knoten116C des zweiten Planetenradsatzes116 gekoppelt. Der dritte Knoten114C des ersten Planetenradsatzes114 ist mit dem zweiten Knoten116B des zweiten Planetenradsatzes116 gekoppelt. Der zweite Knoten116B des zweiten Planetenradsatzes116 und der dritte Knoten114C des ersten Planetenradsatzes114 sind mit dem ersten Knoten120A des vierten Planetenradsatzes120 gekoppelt. Der dritte Knoten18C des dritten Planetenradsatzes118 ist mit dem zweiten Knoten20B des vierten Planetenradsatzes120 gekoppelt. Der zweite Knoten118B des dritten Planetenradsatzes118 ist mit dem dritten Knoten120C des vierten Planetenradsatzes120 gekoppelt. - Gemäß
1 umfasst das Getriebe110 eine erste Bremse124 , die den dritten Knoten116C des zweiten Planetenradsatzes116 und den zweiten Knoten114B des ersten Planetenradsatzes114 selektiv mit einem feststehenden Element50 verbindet. Eine zweite Bremse126 verbindet den ersten Knoten116A des zweiten Planetenradsatzes116 selektiv mit dem feststehenden Element50 . Eine dritte Bremse128 verbindet den ersten Knoten118A des dritten Planetenradsatzes118 selektiv mit dem feststehenden Element50 . Eine erste Kupplung130 verbindet den ersten Knoten114A des ersten Planetenradsatzes114 selektiv mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 . Eine zweite Kupplung132 verbindet den zweiten Knoten20B des vierten Planetenradsatzes120 selektiv mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 . Eine dritte Kupplung134 verbindet den ersten Knoten118A des dritten Planetenradsatzes118 selektiv mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 . Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement122 ist mit dem zweiten Knoten118B des dritten Planetenradsatzes118 gekoppelt. -
2 stellt ein schematisches Layout des Achtganggetriebes110 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungseinrichtungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. - Der Planetenradsatz
114 umfasst ein Sonnenrad114A , ein Hohlrad114C und einen Planetenradträger114B , der einen Satz Planetenräder114D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad114A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement136 verbunden. Das Hohlrad114C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement138 verbunden. Der Planetenradträger114B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement140 verbunden. Die Planetenräder114D sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad114A als auch dem Hohlrad114C zu kämmen. - Der Planetenradsatz
116 umfasst ein Sonnenrad116A , ein Hohlrad116C und einen Planetenradträger116B , der einen Satz Planetenräder116D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad116A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement142 verbunden. Das Hohlrad116C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement140 verbunden. Der Planetenradträger116B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement138 verbunden. Die Planetenräder116D sind jeweils ausgestaltet, um mit einem jeden von dem Sonnenrad116A und dem Hohlrad116C zu kämmen. - Der Planetenradsatz
118 umfasst ein Kombinationszahnradelement18C/20B , ein Hohlrad118A und einen Planetenradträger118B , der einen Satz Planetenräder118D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Kombinationszahnradelement18C/20B wird als ein Sonnenrad für den dritten Planetenradsatz118 und als ein Hohlrad für den vierten Planetenradsatz120 angewandt. Das Kombinationszahnradelement18C/20B kombiniert die Funktion eines Sonnenrads, eines Hohlrads und einer Welle oder eines Verbindungselements. Das Kombinationszahnradelement18C/20B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement144 verbunden. Das Hohlrad118A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement146 verbunden. Der Planetenradträger118B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement122 verbunden. Die Planetenräder118D sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Kombinationszahnradelement18C/20B als auch dem Hohlrad118A zu kämmen. - Der Planetenradsatz
120 umfasst ein Sonnenrad120A , das Kombinationszahnradelement18C/20B und einen Planetenradträger120C , der einen Satz Planetenräder120D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad120A ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement138 verbunden. Wie es oben festgestellt wurde, ist das Kombinationszahnradelement18C/20B zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement144 verbunden. Der Planetenradträger120C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement122 verbunden. Die Planetenräder120D sind jeweils ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad120A als auch dem Kombinationszahnradelement18C/20B zu kämmen. - Die Eingangswelle oder das Eingangselement
112 ist bevorzugt ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement122 ist bevorzugt ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden. - Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder die Bremsen
124 ,126 ,128 und die Kupplungen130 ,132 und134 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Bremse124 selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement140 mit dem Getriebegehäuse50 zu verbinden. Die zweite Bremse126 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement142 mit dem Getriebegehäuse50 zu verbinden. Die dritte Bremse128 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement146 mit dem Getriebegehäuse50 zu verbinden. Die erste Kupplung130 ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad114a oder das erste Verbindungselement136 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 zu verbinden. Die zweite Kupplung132 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement144 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 zu verbinden. Die dritte Kupplung134 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement146 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 zu verbinden. - Nun wird unter Bezugnahme auf die
2 und3 die Arbeitsweise des Achtganggetriebes110 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe110 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement122 in acht Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis mit einem Dreifach-Overdrive zu übertragen. Jeder Vorwärts- und Rückwärtsgang- oder jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch Einrückung von drei Drehmomentübertragungsmechanismen (d.h. erste Bremse124 , zweite Bremse126 , dritte Bremse128 , erste Kupplung130 , zweite Kupplung132 und dritte Kupplung134 ) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.3 ist eine Schalttabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Übersetzungsverhältnisse sind abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar. - Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden die zweite Bremse
126 , die dritte Bremse128 und die erste Kupplung130 eingerückt oder aktiviert. Die zweite Bremse126 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement142 mit dem Getriebegehäuse50 , um eine Rotation der vierten Welle oder des vierten Verbindungselements142 und daher des Sonnenrads116A des zweiten Planetenradsatzes116 relativ zu dem Getriebegehäuse50 zu verhindern. Die dritte Bremse128 verbindet die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement146 mit dem Getriebegehäuse50 , um eine Rotation der sechsten Welle oder des sechsten Verbindungselements146 und daher des Hohlrads118A des dritten Planetenradsatzes118 relativ zu dem Getriebegehäuse50 zu verhindern. Die erste Kupplung130 verbindet die erste Welle oder das erste Verbindungselement136 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement112 . Gleichermaßen werden die acht Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in3 gezeigt ist. - Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Achtganggetriebes
110 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen und Bremsen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d.h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung oder Bremse eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
Claims (2)
- Getriebe (110), umfassend: ein Getriebegehäuse (50); ein Eingangselement (112); einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (114, 116, 118, 120), die jeweils ein Sonnenrad (114a, 116a, 18c, 120a), einen Planetenradträger(114b, 116b, 118b, 120c) und ein Hohlrad (114c, 116c, 118a, 20b) aufweisen; ein erstes Verbindungselement (138), das das Hohlrad (114c) des ersten Planetenradsatzes (114) ständig mit dem Planetenradträger (116b) des zweiten Planetenradsatzes (116) und ständig mit dem Sonnenrad (120a) des vierten Planetenradsatzes (120) verbindet; ein zweites Verbindungselement (140), das den Planetenradträger (114b) des ersten Planetenradsatzes (114) ständig mit dem Hohlrad (116c) des zweiten Planetenradsatzes (116) verbindet; ein drittes Verbindungselement, das das Sonnenrad (18c) des dritten Planetenradsatzes (118) ständig mit dem Hohlrad (20b) des vierten Planetenradsatzes (120) verbindet, ein Ausgangselement (122), das ständig mit dem Planetenradträger (118b) des dritten Planetenradsatzes (118) und mit dem Planetenradträger (120c) des vierten Planetenradsatzes (120) verbunden ist; sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134), wobei ein erster (124) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um den Planetenradträger (114b) des ersten Planetenradsatzes (114) und das Hohlrad (116c) des zweiten Planetenradsatzes (116) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein zweiter (126) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (116a) des zweiten Planetenradsatzes (116) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein dritter (128) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen(124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (118a) des dritten Planetenradsatzes (118) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein vierter (130) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (114a) des ersten Planetenradsatzes (114) mit dem Eingangselement (112) zu verbinden, ein fünfter (132) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (18c) des dritten Planetenradsatzes (118) und das Hohlrad (20b) des vierten Planetenradsatzes (120) mit dem Eingangselement (112) zu verbinden, und ein sechster (134) der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (118a) des dritten Planetenradsatzes (118) mit dem Eingangselement (112) zu verbinden, wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (124, 126, 128, 130, 132, 134) selektiv in Kombinationen von dreien einrückbar sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement (112) und dem Ausgangselement (122) herzustellen.
- Getriebe nach
Anspruch 1 , wobei das Sonnenrad (18c) des dritten Planetenradsatzes (118) und das Hohlrad (20b) des vierten Planetenradsatzes (120) als ein Kombinationszahnradelement (18C/20B) ausgebildet sind,
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