DE102021200719B4 - Powershift transmission group for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine lastschaltbare Getriebegruppe (4) für ein Fahrzeug, mit drei Wellen (1, 2, 3) mit mehreren Stirnrädern (Z 80 bis Z 87) vorgeschlagen, wobei eine erste Welle (1) als Eingangswelle und eine zweite Welle (2) als Ausgangswelle sowie eine dritte Welle (3) als Vorgelegewelle achsparallel zueinander angeordnet sind, wobei vier Lamellenkupplungen (K1, K2, K3, KR) als Schaltelemente zum Realisieren von drei lastschaltbaren Übersetzungsstufen (L, M, H) in Vorwärtsfahrtrichtung und einer Übersetzungsstufe (R) in Rückwärtsfahrtrichtung vorgesehen sind, wobei zum Realisieren einer Übersetzungsstufe (L, M, H, ) nur ein Schaltelement geschaltet ist, und wobei ein erster Lamellenträger jeder Lamellenkupplung (K1, K2, K3, KR) mit der zugeordneten Welle (1, 2, 3) fest verbunden ist und ein zweiter Lamellenträger jeder Lamellenkupplung (K1, K2, K3, KR) mit einem drehbar auf einer der Wellen (1, 2, 3) gelagerten Stirnrad (Z 80 bis Z 87) fest verbunden ist. Ferner wird ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit der Getriebegruppe (4) vorgeschlagen.A power-shiftable transmission group (4) for a vehicle is proposed, with three shafts (1, 2, 3) with several spur gears (Z 80 to Z 87), with a first shaft (1) as an input shaft and a second shaft (2) as an output shaft and a third shaft (3) as a countershaft are arranged axially parallel to one another, with four multi-plate clutches (K1, K2, K3, KR) as switching elements for realizing three power-shiftable gear ratios (L, M, H) in the forward direction and one gear ratio (R ) are provided in the reverse direction, with only one switching element being switched to implement a gear ratio (L, M, H, ), and with a first disk carrier of each disk clutch (K1, K2, K3, KR) being connected to the associated shaft (1, 2, 3) is firmly connected and a second disk carrier of each disk clutch (K1, K2, K3, KR) is firmly connected to a spur gear (Z 80 to Z 87) which is rotatably mounted on one of the shafts (1, 2, 3). An agricultural utility vehicle with the transmission group (4) is also proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrgängige lastschaltbare Getriebegruppe für ein Fahrzeug mit drei Wellen mit mehreren Stirnrädern und mit vier Lamellenkupplungen zum Realisieren von vier Übersetzungsstufe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The present invention relates to a multi-gear, power-shiftable transmission group for a vehicle with three shafts with several spur gears and with four multi-plate clutches for realizing four gear ratios according to the type defined in more detail in the preamble of
Bei Fahrzeugen, wie zum Beispiel landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen werden Getriebeanordnungen mit einem Hauptgetriebe und einer vorgeschalteten Getriebegruppe eingesetzt, welche auch als Splitter bezeichnet werden. Diese Getriebegruppe umfasst drei Wellen, denen jeweils zwei Kupplungen zugeordnet sind. Zum Schalten der Übersetzungsstufen ist es erforderlich, dass jeweils zwei Kupplungen geschlossen werden. Aufgrund der Vielzahl von erforderlichen Bauteilen sind derartige Getriebegruppen kostenintensiv und benötigen einen hohen Bauraumbedarf.In vehicles, such as agricultural vehicles, transmission arrangements with a main transmission and an upstream transmission group are used, which are also referred to as splitters. This transmission group includes three shafts, each of which is assigned two clutches. In order to shift the gear ratios, it is necessary for two clutches to be closed in each case. Due to the large number of components required, such transmission groups are cost-intensive and require a large amount of space.
Aus der US 2005 / 0 101 426 A1 ist ein Getriebe mit einer Hauptwelle, drei Vorgelegewellen und einem Planetengetriebe bekannt. Ein Planetenträger des Planetengetriebes ist mit einer ersten Vorgelegewelle verbunden, ein Sonnenrad des Planetenträgers ist mit einer zweiten Vorgelegewelle verbunden und ein Hohlrad des Planetengetriebes ist mit einer dritten Vorgelegewelle verbunden. Weiterhin umfasst das Getriebe vier Kupplungen, die drei unterschiedliche Getriebezüge sowie einen Rückwärtsgetriebezug mit der Hauptwelle kuppeln bzw. von der Hautwelle trennen können. Eine fünfte Kupplung kann den Planetenträger und das Sonnenrad miteinander kuppeln bzw. trennen.A transmission with a main shaft, three countershafts and a planetary gear is known from US 2005/0 101 426 A1. A planet carrier of the planetary gear is connected to a first countershaft, a sun gear of the planet carrier is connected to a second countershaft, and a ring gear of the planetary gear is connected to a third countershaft. Furthermore, the transmission includes four clutches, which can couple three different gear trains and a reverse gear train to the main shaft or separate them from the main shaft. A fifth clutch can couple or separate the planet carrier and the sun gear with each other.
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Getriebegruppe und ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit der Getriebegruppe vorzuschlagen, welche kostengünstig sind und einen geringeren Bauraumbedarf haben.The present invention is based on the object of proposing a transmission group and an agricultural utility vehicle with the transmission group which are inexpensive and require less installation space.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus dem Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved according to the invention by the features of
Somit wird eine mehrgängige lastschaltbare Getriebegruppe für ein Fahrzeug mit drei Wellen mit mehreren Stirnrädern vorgeschlagen, wobei eine erste Welle als Eingangswelle der Getriebegruppe und eine zweite Welle als Ausgangswelle der Getriebegruppe sowie eine dritte Welle als Vorgelegewelle achsparallel zueinander angeordnet sind. Ferner sind vier Lamellenkupplungen als Schaltelemente zum Realisieren von drei Übersetzungsstufen in Vorwärtsfahrtrichtung und einer Übersetzungsstufe in Rückwärtsfahrtrichtung vorgesehen. Um eine besonders baumgünstige und kostengünstige Getriebegruppe zu gestalten, ist vorgesehen, dass zum Realisieren einer bzw. jeder Übersetzungsstufe nur ein Schaltelement geschaltet ist und dass ein erster Lamellenträger, also ein Innen- oder Außenlamellenträger jeder Lamellenkupplung mit der zugeordneten Welle fest verbunden ist und ein zweiter Lamellenträger jeder Lamellenkupplung mit einem drehbar auf einer der Wellen gelagerten Stirnrad fest verbunden ist.Thus, a multi-gear, power-shiftable transmission group for a vehicle with three shafts with several spur gears is proposed, with a first shaft as the input shaft of the transmission group and a second shaft as the output shaft of the transmission group and a third shaft as a countershaft being arranged axially parallel to one another. Furthermore, four multi-plate clutches are provided as switching elements for realizing three transmission stages in the forward direction and one transmission stage in the reverse direction. In order to design a particularly tree-friendly and cost-effective transmission group, it is provided that only one shifting element is switched to realize one or each transmission step and that a first disk carrier, i.e. an inner or outer disk carrier of each disk clutch, is firmly connected to the associated shaft and a second Disk carrier of each disk clutch is firmly connected to a spur gear rotatably mounted on one of the shafts.
Mit der vorgeschlagenen Getriebegruppe wird ein 3-fach Lastschaltgruppenteil mit möglichst wenigen Bauteilen realisiert. Der 3-fach Splitter realisiert drei lastschaltbare Gänge für die Fahrtrichtung vorwärts und einen lastschaltbaren Gang für die Fahrtrichtung rückwärts. Hierzu werden nur vier Schaltelemente bzw. Lamellenkupplungen und drei Wellen benötigt, wobei Teile der Kupplungen bzw. der Innen- oder Außenlamellenträger direkt mit den Wellen fixiert ist, zum Beispiel durch Schweißen, Nieten oder dergleichen. Durch die Anordnung der Bauteile bei der vorgeschlagenen Getriebegruppe können die Stirnräder bzw. die jeweiligen Räderketten jeweils bauraumsparend angeordnet werden. Ferner sind Mehrfachverwendungen von Stirnrädern für die Übersetzungsstufe möglich.With the proposed transmission group, a 3-way powershift group part is realized with as few components as possible. The 3-way splitter implements three power-shiftable gears for the forward direction and one power-shiftable gear for the reverse direction. Only four shifting elements or disk clutches and three shafts are required for this, with parts of the clutches or the inner or outer disk carrier being fixed directly to the shafts, for example by welding, riveting or the like. Due to the arrangement of the components in the proposed transmission group, the spur gears or the respective gear chains can each be arranged in a space-saving manner. Furthermore, multiple uses of spur gears for the transmission stage are possible.
Die drei verwendeten Wellen sind räumlich parallel im Sinne eines gleichwertigen Dreiecks angeordnet. Jede Wellenbaugruppe besitzt mehrere Stirnräder, die mit der Welle als Festrad oder mit einer der Kupplungen als Losrad verbunden sind. Um eine Übersetzungsstufe schalten zu können, muss lediglich nur eine Kupplung geschlossen und die anderen drei Kupplungen geöffnet sein.The three waves used are arranged spatially parallel in the sense of an equivalent triangle. Each shaft assembly has multiple spur gears that are connected to the shaft as a fixed gear or to one of the clutches as an idler gear. In order to be able to shift a gear ratio, only one clutch needs to be closed and the other three clutches open.
Bei der vorgeschlagenen Getriebegruppe weist die erste Welle und die dritte Welle jeweils drei Stirnräder auf, wobei zwei Stirnräder als Losräder und ein Stirnrad als Festrad ausgeführt sind. Ferner sind der ersten Welle und der dritten jeweils zwei Lamellenschaltelemente zugeordnet. Demgegenüber sind der zweiten Welle nur zwei Stirnräder zugeordnet, die als Festräder ausgeführt sind. Demzufolge umfasst die Getriebegruppe nur acht Zahnräder bzw. Stirnräder.In the proposed transmission group, the first shaft and the third shaft each have three spur gears, with two spur gears being designed as idler gears and one spur gear as a fixed gear. Furthermore, two multi-disc switching elements are assigned to the first shaft and the third. In contrast, only two spur gears, which are designed as fixed gears, are assigned to the second shaft. Consequently, the transmission group includes only eight gears or spur gears.
Bei der Getriebegruppe sind die Teilkreise der Stirnrädern derart bemessen und die Wellen derart räumlich zueinander angeordnet, dass die schematische Darstellung der Getriebegruppe in einer Ebene möglich ist, ohne dass sich die dritten Stirnräder der ersten und dritten Welle berühren. Aufgrund dieser vorteilhaften Anordnung bei der vorgeschlagenen Getriebegruppe können diese dritten Stirnräder der ersten und dritten Welle identische Verzahnungen aufweisen und somit hinsichtlich ihrer Zähnezahlen und ihrer Teilkreise identisch ausgeführt sein. Hierdurch ergibt sich ein deutlicher Fertigungsvorteil, welches die Herstellungskosten weiter verringert.In the transmission group, the pitch circles of the spur gears are dimensioned and the shafts are arranged spatially relative to one another in such a way that the transmission group can be shown schematically in one plane without the third spur gears of the first and third shaft touching. Because of this advantageous arrangement in the proposed transmission group, these third spur gears of the first and third shaft can have identical teeth and can therefore be designed identically in terms of their number of teeth and their pitch circles. This results in a clear manufacturing advantage, which further reduces the manufacturing costs.
Ferner ergibt ist bei der vorgeschlagenen Getriebegruppe, dass das erste Stirnrad der ersten Welle, welches sowohl mit dem ersten Stirnrad der dritten Welle als auch mit dem ersten Stirnrad der zweiten Welle in Eingriff steht, eine höhere Zähnezahlen als die beiden vorgenannten Stirnräder aufweist. Hierdurch ergibt sich die bereits beschriebene vorteilhafte Anordnung auf einer Ebene bei einer schematischen Darstellung der Getriebegruppe.Furthermore, in the proposed transmission group, the first spur gear of the first shaft, which meshes with both the first spur gear of the third shaft and the first spur gear of the second shaft, has a higher number of teeth than the two aforementioned spur gears. This results in the advantageous arrangement already described on one level in a schematic representation of the transmission group.
Zudem ist bei der beanspruchten Getriebegruppe vorgesehen, dass das erste Stirnrad der dritten Welle und das erste Stirnrad der zweiten Welle die gleiche Zähnezahl aufweisen.In addition, it is provided in the claimed transmission group that the first spur gear of the third shaft and the first spur gear of the second shaft have the same number of teeth.
Eine weitere Besonderheit bei der vorgeschlagenen Getriebegruppe wird dadurch erreicht, dass der Betrag der Zähnezahlen jedes Stirnrades der Getriebegruppe eine Primzahl ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders geräusch- und resonanzarmer Betrieb.Another special feature of the proposed gear group is achieved in that the number of teeth of each spur gear of the gear group is a prime number. This results in particularly low-noise and low-resonance operation.
Die vorgeschlagene Getriebegruppe kann vorzugsweise als Vorschaltgetriebegruppe eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass die erste Welle der Getriebegruppe als Eingangswelle mit einem Antriebsmotor des Fahrzeuges bzw. des Nutzfahrzeuges verbunden ist und dass die zweite Welle der Getriebegruppe als Ausgangswelle mit einem Hauptgetriebe des Fahrzeuges verbunden ist. Es ist auch denkbar, dass die vorgeschlagene Getriebegruppe anderweitig, zum Beispiel als Nachschaltgruppe oder dergleichen, bei einem Fahrzeug eingesetzt wird.The proposed transmission group can preferably be used as a primary transmission group. This means that the first shaft of the transmission group is connected as an input shaft to a drive engine of the vehicle or utility vehicle and that the second shaft of the transmission group is connected as an output shaft to a main transmission of the vehicle. It is also conceivable that the proposed transmission group is used in a different way, for example as a rear-mounted group or the like in a vehicle.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit der vorbeschriebenen Getriebegruppe zu beanspruchen. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile.A further aspect of the present invention lies in claiming an agricultural utility vehicle with the transmission group described above. This results in the advantages already described and other advantages.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Getriebegruppe für ein Fahrzeug; -
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebegruppe zum Realisieren einer kleineren Übersetzungsstufe in Vorwärtsfahrtrichtung; -
3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebegruppe zum Realisieren einer mittleren Übersetzungsstufe in Vorwärtsfahrtrichtung; -
4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebegruppe zum Realisieren einer höheren Übersetzungsstufe in Vorwärtsfahrtrichtung; -
5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebegruppe zum Realisieren einer Übersetzungsstufe in Rückwärtsfahrtrichtung; -
6 eine tabellarische Darstellung der Zähnezahlen der Stirnräder und der Übersetzungen der einzelnen Übersetzungsstufe der erfindungsgemäßen Getriebegruppe; -
7 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrang eines Nutzfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Getriebegruppe; und -
8 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrang eines Nutzfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Getriebegruppe.
-
1 a schematic representation of a possible embodiment of a transmission group according to the invention for a vehicle; -
2 a schematic representation of the transmission group according to the invention for realizing a smaller gear ratio in the forward direction; -
3 a schematic representation of the transmission group according to the invention for realizing a middle translation stage in the forward direction; -
4 a schematic representation of the transmission group according to the invention for realizing a higher gear ratio in the forward direction; -
5 a schematic representation of the transmission group according to the invention for realizing a gear ratio in the reverse direction; -
6 a tabular representation of the number of teeth of the spur gears and the translations of the individual translation stage of the transmission group according to the invention; -
7 a schematic representation of a first embodiment of a drive train of a commercial vehicle with the transmission group according to the invention; and -
8th a schematic representation of a second embodiment of a drive train of a commercial vehicle with the transmission group according to the invention.
In den Figuren sind schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Getriebegruppe mit angedeuteten Drehmomentenflüssen bei den verschiedenen geschalteten Übersetzungsstufen L, M, H, R gezeigt. Ferner sind exemplarisch Ausführungsbeispiele eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Getriebegruppe lediglich beispielhaft dargestellt.The figures show schematic representations of a transmission group according to the invention with indicated torque flows for the various gear ratio stages L, M, H, R that are engaged. Furthermore, exemplary embodiments of an agricultural utility vehicle with the transmission group according to the invention are only shown as examples.
Beispielsweise aus
Um eine besonders kostengünstige und bauraumgünstige Getriebegruppe 4 vorzusehen, wird beim Schalten jeder Übersetzungsstufe L, M, H, nur ein Schaltelement geschaltet bzw. geschlossen. Ferner ist ein erster Lamellenträger jeder Lamellenkupplung K1, K2, K3, KR mit der zugeordneten Welle 1, 2, 3 fest verbunden und ein zweiter Lamellenträger jeder Lamellenkupplung K1, K2, K3, KR mit einem drehbar auf einer der Wellen 1, 2, 3 gelagerten Stirnrad Z 80 bis Z 87 fest verbunden.In order to provide a particularly cost-effective and space-saving
Bei der beispielhaft dargestellten Ausführung der Getriebegruppe 4 ist bei sämtlichen Lamellenkupplungen K1, K2, K3, KR jeweils der Außenlamellenträger quasi als erster Lamellenträger mit der zugeordneten Welle 1,3 fest verbunden und der Innenlamellenträger quasi ein zweiter Lamellenträger mit dem zugeordneten Stirnrad Z 80, Z 82, Z 83, Z 8. Es sind jedoch auch andere Ausführungen denkbar.In the embodiment of
Wie sich insbesondere aus den
Ferner sind der ersten Welle 1 ein erstes Stirnrad Z 83 als Losrad, ein zweites Stirnrad Z 84 als Festrad und ein drittes Stirnrad Z 85 als Losrad sowie eine erste Lamellenkupplung K1 und eine zweite Lamellenkupplung K2 zugeordnet. Der der zweiten Welle 2 sind nur ein erstes Stirnrad Z 86 als Festrad und ein zweites Stirnrad Z 87 als Festrad zugeordnet, während der dritten Welle 3 ein erstes Stirnrad Z 80 als Losrad, ein zweites Stirnrad Z 81 als Festrad und ein drittes Stirnrad Z 82 als Losrad sowie eine dritte Lamellenkupplung K3 und eine vierte Lamellenkupplung KR zugeordnet sind.Furthermore, the
Die Teilkreise der Stirnräder Z 80 bis Z87 sind derart bemessen und die Wellen 1, 2, 3 derart räumlich zueinander angeordnet, dass das erste Stirnrad Z 83 der ersten Welle 1 sowohl mit dem ersten Stirnrad Z 86 der zweiten Welle 2 als auch mit dem ersten Stirnrad Z 80 der dritten Welle 3 in Eingriff steht, dass das zweite Stirnrad Z 84 der ersten Welle 1 mit dem zweiten Stirnrad Z 81 der dritten Welle 3 in Eingriff steht, und dass das dritte Stirnrad Z 85 der ersten Welle 1 mit dem zweiten Zahnrad Z 87 der zweiten Welle 2 in Eingriff steht, wobei das zweite Stirnrad Z 87 der zweiten Welle 2 mit dem dritten Stirnrad Z 82 der dritten Welle 3 in Eingriff steht, welches durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist.The pitch circles of the spur gears Z 80 to Z87 are dimensioned in such a way and the
Ferner ist vorgesehen, dass das dritte Stirnrad Z 85 der ersten Welle 1 und das dritte Stirnrad Z 82 der dritten Welle 3 hinsichtlich ihrer Zähnezahlen und ihrer Teilkreise identisch ausgeführt sind. Zudem weist das erste Stirnrad Z 83 der ersten Welle 1 eine höhere Zähnezahl als das erste Stirnrad Z 80 der dritten Welle 3 und das erste Stirnrad Z 86 der zweiten Welle 2 auf. Darüber hinaus weisen das erste Stirnrad Z 80 der dritten Welle 3 und das erste Stirnrad Z 86 der zweiten Welle 2 die gleiche Zähnezahl auf. Schließlich ist bei der Getriebegruppe 4 zum Reduzieren der Laufgeräusche und der Resonanzen der Betrag der Zähnezahl jedes Stirnrades Z 80 bis Z 87 eine Primzahl.Furthermore, it is provided that the third spur gear Z 85 of the
In
In
In
In
In den
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- erste Welle bzw. Eingangswelle der Getriebegruppefirst shaft or input shaft of the transmission group
- 22
- zweite Welle bzw. Ausgangswelle der Getriebegruppesecond shaft or output shaft of the transmission group
- 33
- dritte Welle bzw. Vorgelegewellethird shaft or countershaft
- 44
- Getriebegruppegear group
- 55
- Hauptgetriebemain gear
- 66
- NebenabtriebPTO
- LL
- lower bzw. kleinere Übersetzungsstufelower or smaller translation level
- MM
- middle bzw. mittlere Übersetzungsstufemiddle or medium translation level
- HH
- high bzw. höhere Übersetzungsstufehigh or higher translation level
- RR
- reverse bzw. Übersetzungsstufe Rückwärtsfahrtrichtungreverse or gear ratio reverse direction
- ii
- Übersetzungtranslation
- K1K1
- erste Lamellenkupplungfirst multi-plate clutch
- K2K2
- zweite Lamellenkupplungsecond multi-plate clutch
- K3K3
- dritte Lamellenkupplungthird multi-plate clutch
- KRKR
- vierte Lamellenkupplungfourth multi-plate clutch
- Z 80Z 80
- erstes Stirnrad als Losrad der dritten Wellefirst spur gear as idler gear of the third shaft
- Z 81Z 81
- zweites Stirnrad als Festrad der dritten Wellesecond spur gear as a fixed gear of the third shaft
- Z 82Z 82
- drittes Stirnrad als Losrad der dritten Wellethird spur gear as idler gear of the third shaft
- Z 83Z 83
- erstes Stirnrad als Losrad der ersten Wellefirst spur gear as idler gear of the first shaft
- Z 84Z 84
- zweites Stirnrad als Festrad der ersten Wellesecond spur gear as a fixed gear of the first shaft
- Z 85Z 85
- drittes Stirnrad als Losrad der ersten Wellethird spur gear as idler gear of the first shaft
- Z 86Z 86
- erstes Stirnrad als Festrad der zweiten Wellefirst spur gear as a fixed gear of the second shaft
- Z 87Z 87
- zweites Stirnrad als Festrad der zweiten Wellesecond spur gear as a fixed gear of the second shaft
- AnOn
- Antriebsmotordrive motor
Claims (11)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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CN202111671085.2A CN114810953A (en) | 2021-01-27 | 2021-12-31 | Power-shiftable transmission group for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5971883A (en) | 1998-03-13 | 1999-10-26 | General Motors Corporation | Multi-speed power transmission |
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