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CN102472371A - 多级变速器 - Google Patents

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CN102472371A CN2010800368668A CN201080036866A CN102472371A CN 102472371 A CN102472371 A CN 102472371A CN 2010800368668 A CN2010800368668 A CN 2010800368668A CN 201080036866 A CN201080036866 A CN 201080036866A CN 102472371 A CN102472371 A CN 102472371A
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Abstract

带有9个前进档和一个倒档的多级变速器，该多级变速器包括四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)、八个可转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8、8’)和六个换档元件(03、04、13、16、18、48、67)，其中，行星齿轮组(P1)的太阳轮与驱动轴(1)作用连接，其中，驱动轴(1)能经由第一离合器(13)与第三轴(3)可脱离地连接和能经由第二离合器(16)与第六轴(6)可脱离地连接，其中，第三轴(3)与行星齿轮组(P2)的行星架及行星齿轮组(P3)的内齿圈连接并且能经由第一制动器(03)联接到壳体(G)上，其中，第四轴(4)能经由第二制动器(04)联接到变速器壳体(G)上，与行星齿轮组(P2)的内齿圈连接，并且与行星齿轮组(P1)的行星架作用连接，其中，第六轴(6)与行星齿轮组(P4)的太阳轮连接并且能经由第三离合器(67)与第七轴(7)连接，该第七轴(7)与行星齿轮组(P3)的太阳轮及行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，其中，行星齿轮组(P1)的内齿圈与壳体(G)抗相对转动地连接，第五轴(5)与行星齿轮组(P3)的行星架及行星齿轮组(P4)的内齿圈连接，并且其中，输出轴(2)与行星齿轮组(P4)的行星架连接。

Description

多级变速器
技术领域
本发明涉及一种依据权利要求1的前序部分的、呈行星齿轮结构类型的多级变速器，尤其是用于车辆的自动变速器。
背景技术
尤其用于车辆的自动变速器根据现有技术包括行星齿轮组，这些行星齿轮组借助摩擦元件或换档元件、例如离合器和制动器切换，并且通常与承受滑差式作用的和有选择地设置有锁止离合器的启动元件、如液力变矩器或液力偶合器连接。
这种自动变速器例如由申请人的DE 199 49 507 A1公知；在此情况下，在驱动轴上设置有两个不可切换的、前置齿轮组，这两个前置齿轮组在输出端产生两种转速，除了驱动轴的转速之外，这两种转速能通过选择性地闭合所使用的换档元件以如下方式有选择地切换到作用到输出轴上的、可切换的复式行星齿轮组上，即，为了从一个档位切换到各紧随其后的更高的或者更低的档位，在两个直接操纵的换档元件中各只需要接通或断开一个换档元件。
在此情况下，在使用五个换档元件的情况下获得七个前进档，在使用六个换档元件的情况下获得九个或者十个前进档。
此外，由DE 102 13 820 A1公知一种带有八个前进档和一个倒档的多档自动变速器，该多档自动变速器包括：第一传动比关系的第一输入路径T1；具有比该第一输入路径T1更大传动比关系的输入路径T2；带有四个元件的拉威挪(Ravigneaux)式行星齿轮组，其中这四个元件是转速曲线图中的元件顺序中的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件；离合器C-2，该离合器传递输入路径T2的转动到第一元件S3上；离合器C-1，该离合器传递输入路径T2的转动到第四元件S2上；离合器C-4，该离合器传递输入路径T1的转动到第一元件上；离合器C-3，该离合器传递输入路径T1的转动到第二元件C3上；制动器B-1，该制动器产生第四元件的干预；制动器B-2，该制动器产生第二元件的干预；和输出元件，该输出元件与第三元件S3联接。
此外，由DE 29 36 969 A1公知9档多级变速器；该9档多级变速器包括八个换档元件和四个齿轮组，其中一个齿轮组用作为前置变速器，并且主变速器具有辛普森(Simpson)式齿轮组和另外的用作为反向变速器的齿轮组。
例如本申请人的DE 10 2005 010 210 A1和DE 10 2006 006 637 A1公知了其他多级变速器。
可自动切换的、一般呈行星齿轮结构类型的车辆变速器，在现有技术中已经以各种各样的方式描述过，并且接受持续改进和优化。因此，此变速器应要求少的构造消耗、尤其在换档元件方面少的数量，并且在顺序换档方式中避免双重切换，从而在经限定的档组(Ganggruppen)中切换时，各只变换一个换档元件。
由申请人的、还未公开的DE 102008000428.3公知了一种呈行星齿轮结构类型的多级变速器，该多级变速器具有驱动装置和输出装置，该驱动装置和输出装置布置在壳体中。在公知的变速器中，设置有至少四个行星齿轮组，以下标称为第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四行星齿轮组，设置有至少八个可转动的轴，以下标称为驱动轴、输出轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴和第八轴，以及设置有至少六个换档元件，这六个换档元件包括制动器和离合器，这些换档元件的选择性参与造成在驱动装置与输出装置之间的各种传动比关系，从而能优选地实现九个前进档和一个倒档。
在此情况下，优选构造为负行星齿轮组的第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，形成可切换的前置齿轮组，其中，第三和第四行星齿轮组形成主齿轮组。
在公知的多级变速器中如下设置：第一和第二行星齿轮组的行星架经由第四轴彼此联接，该第四轴与主齿轮组的元件连接；第一行星齿轮组的内齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮经由第八轴联接，该第八轴能经由第一离合器与驱动轴可脱离地连接；并且第一行星齿轮组的太阳轮能借助第三轴经由第一制动器联接到变速器壳体上并且能经由第二离合器与驱动轴可脱离地连接；其中第二行星齿轮组的内齿圈能借助第五轴经由第二制动器联接到变速器壳体上。此外，第七轴始终与主齿轮组的至少一个元件连接，并且能经由第三制动器联接到变速器壳体上，其中第六轴始终与主齿轮组的至少一个其他元件连接，并且能经由第三离合器与驱动轴可脱离地连接；输出轴始终与主齿轮组的至少一个其他元件连接。
优选地，在公知的变速器中第四轴始终与第三行星齿轮组的内齿圈连接，其中第六轴始终与第四行星齿轮组的内齿圈及第三行星齿轮组的行星架连接，并且能经由第三离合器与驱动轴可脱离地连接。此外，第七轴始终与第三和第四行星齿轮组的太阳轮连接，并且能经由第三制动器联接到变速器壳体上。在此情况下，从动输出经由始终与第四行星齿轮组的行星架连接的输出轴实现。此外，第三和第四行星齿轮组能组合或减少成带有共同行星架和共同内齿圈的拉威挪式齿轮组。
发明内容
本发明以如下任务为基础，即，提出一种开头提到类型的多级变速器，该多级变速器具有九个前进档和至少一个具有足够传动比的倒档，在该多档变速器的情形下，构造消耗和构造尺寸、尤其是构造长度或重量得以优化，并且此外，鉴于拖动损耗和啮合损耗的效率得以改善。此外，在依据本发明的多级变速器中，作用到换档元件上的支撑力矩应该很小。依据本发明的变速器尤其应该适合于前端横置构造方式(Front-Quer-Bauweise)。
此任务依据本发明通过权利要求1的特征解决。其他优点和有利设计方案由从属权利要求得知。
相应地，提出依据本发明的、呈行星齿轮结构类型的多级变速器，该多级变速器具有驱动装置和输出装置，该驱动装置和输出装置布置在壳体中。此外，设置有至少四个行星齿轮组，以下标称为第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，设置有八个可转动的轴，以下标称为驱动轴、输出轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴和第八轴，以及设置有至少六个换档元件，包括制动器和离合器，这些换档元件的选择性参与造成在驱动装置与输出装置之间的各种传动比关系，从而能优选地实现九个前进档和一个倒档。
轴向地观察，行星齿轮组以第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组的顺序布置，并且优选构造为负行星齿轮组。
简单的负行星齿轮组公知地包括太阳轮、内齿圈和行星架(Steg)，在该行星架上可转动地支承有行星轮，这些行星轮各与太阳轮和内齿圈啮合。由此，在固定保持行星架的情形下，内齿圈具有相对于太阳轮方向相反的转动方向。与此相对地，简单的正行星齿轮组包括太阳轮、内齿圈和行星架，在该行星架上可转动地支承有内行星轮和外行星轮，其中，所有内行星轮与太阳轮啮合，并且所有外行星轮与内齿圈啮合，其中每个内行星轮与各一个外行星轮啮合。由此，在固定保持的行星架的情形下，内齿圈具有如太阳轮那样的相同的转动方向。
依据本发明，第一行星齿轮组的太阳轮与驱动轴作用连接，该驱动轴能经由第一离合器与第三轴可脱离地连接并且能经由第二离合器与第六轴可脱离地连接，其中，第三轴与第二行星齿轮组的行星架连接并且与第三行星齿轮组的内齿圈连接并且能经由第一制动器联接到变速器壳体上，其中，第四轴能经由第二制动器联接到变速器壳体上，与第二行星齿轮组的内齿圈连接并且与第一行星齿轮组的行星架作用连接，并且其中，第六轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接并且能经由第三离合器与第七轴可脱离地连接，该第七轴与第三行星齿轮组的太阳轮及第二行星齿轮组的太阳轮连接。
此外，第一行星齿轮组的内齿圈抗相对转动地(drehfest)与变速器壳体连接，其中，第五轴与第三行星齿轮组的行星架及第四行星齿轮组的内齿圈连接，并且其中，输出轴与第四行星齿轮组的行星架连接。
优选地，第一行星齿轮组的太阳轮直接与驱动轴连接，其中，第一行星齿轮组的行星架能与第二行星齿轮组的内齿圈经由与第一行星齿轮组的行星架连接的第八轴、经由将第八轴与第四轴可脱离地彼此连接的第四离合器、和经由与第二行星齿轮组的内齿圈连接的第四轴，可脱离地连接。
依据本发明的变形方案，驱动轴可以不是直接地而是能经由与第一行星齿轮组的太阳轮连接的其他轴以及能经由将驱动轴与所述其他轴可脱离地连接的其他离合器，与第一行星齿轮组的太阳轮可脱离地连接，其中，在此情况下，第一行星齿轮组的行星架经由第四轴直接与第二行星齿轮组的内齿圈连接。
通过多级变速器的依据本发明的设计方案，得到尤其适合用于轿车的传动比，以及多级变速器的提高了的总传动比范围，由此造成舒适性的改善和显著的油耗降低。
此外，借助依据本发明的多级变速器，通过在换档元件方面的少的数量，构造消耗明显减少。以优选的方式，借助依据本发明的多级变速器，如下是可能的，即，借助液力变矩器、外部的启动离合器或者也借助其他适合的外部启动元件执行启动。也可以考虑，借助整合在变速器中的启动元件实现启动过程。优选地，如下换档元件是适合的，该换档元件在第一前进档中和在倒档中受操纵。
此外在依据本发明的多级变速器中，得到在主行驶档中相关拖动损耗和啮合损耗的良好效率。
此外，在换档元件中和在多级变速器的行星齿轮组中存在小的力矩，由此，以有利的方式减少在多级变速器中的磨损。此外，通过小的力矩，使得相应地小的设计尺寸成为可能，由此必需的构造空间和相应的成本得以降低。此外在轴上、换档元件上和行星齿轮组上也存在小的转速。
此外，依据本发明的变速器如下方式地设计，即，不仅在动力流方向中，而且在空间方面实现对不同传动系设计方案的调适性。
附图说明
以下结合附图示例性地详细阐释本发明。在这些附图中示出：
图1依据本发明的多级变速器的第一优选实施方式的示意图；
图2依据本发明的多级变速器的第二优选实施方式的示意图；和
图3用于依据图1的多级变速器的示例性的换档方案。
具体实施方式
在图1中示出依据本发明的多级变速器，带有驱动轴1、输出轴2和四个行星齿轮组P1、P2、P3和P4，它们布置在壳体G中。行星齿轮组P1、P2、P3和P4在图1中所示出的示例中构造为负行星齿轮组。当同时交换行星架连接和内齿圈连接，并且固定传动比(Standübersetzung)的值增加1时，依据本发明，至少一个行星齿轮组可以实施为正行星齿轮组。
在所示出的实施例中，轴向地观察，多个行星齿轮组以P1、P2、P3、P4的顺序布置。
如由图1可见，设置有六个换档元件，也就是二个制动器03、04和四个离合器13、16、48和67。换档元件的空间布置可以是任意的，并且只受到几何尺寸和外部造型的限制。变速器的离合器和制动器优选实施为摩擦换档元件或片式换档元件。
借助这些换档元件可以实现对九个前进档和一个倒档的选择性切换。依据本发明的、依据图1的多级变速器具有总共八个可转动的轴，也就是轴1、2、3、4、5、6、7和8，其中，驱动轴形成变速器的第一轴，并且输出轴形成变速器的第二轴。
在图1中示出的实施方式中，第一行星齿轮组P1的太阳轮直接与驱动轴1连接，该驱动轴能经由第一离合器13与第三轴3可脱离地连接和能经由第二离合器16与第六轴6可脱离地连接；在此情况下，第三轴3与第二行星齿轮组P2的行星架及第三行星齿轮组P3的内齿圈连接并且能经由第一制动器03联接到变速箱壳体G上。此外，第六轴6与第四行星齿轮组P4的太阳轮连接并且能经由第三离合器67与第七轴7可脱离地连接，其中，该第七轴7与第三行星齿轮组P3的太阳轮及第二行星齿轮组P2的太阳轮连接。
如由图1可见，第一行星齿轮组P1的行星架能经由第八轴8和经由第四离合器48与第四轴4可脱离地连接，该第四轴与第二行星齿轮组P2的内齿圈连接并且能经由第二制动器04联接到变速器壳体G上。此外，第一行星齿轮组P1的内齿圈通过轴0抗相对转动地与变速器的壳体G连接，其中，第五轴5与第三行星齿轮组P3的行星架及第四行星齿轮组P4的内齿圈连接，并且其中，输出轴2与第四行星齿轮组P4的行星架连接。
依据本发明，第二和第三离合器16和67，轴向地观察，布置在第三与第四行星齿轮组P3、P4之间，并且具有共同的外片式支架，其中，第一和第四离合器13、48，轴向地观察，可以布置在第一与第二行星齿轮组P1、P2之间。
此外，第一和第二制动器03、04，轴向地观察，优选彼此相邻地布置。
在本发明的其它的、是图2的主题的实施方式的框架中，第一行星齿轮组P1的行星架经由与第一行星齿轮组P1的行星架连接的第八轴8、将第八轴8与连接第二行星齿轮组P2的内齿圈的第四轴4可脱离地彼此连接的第四离合器48，与第二行星齿轮组P2的内齿圈的可脱离的连接，由借助第四轴4的直接连接取代，其中，在这种情况下，驱动轴1与第一行星齿轮组P1的太阳轮的直接连接，通过借助将驱动轴1与连接第一行星齿轮组P1的太阳轮的其他轴8’可脱离地连接的其他离合器18的可脱离的连接取代。
在图3中，示出依据图1的多级变速器的示例性的换档方案。为每个档位接合三个换档元件。由换档方案，能示例性地取得单个的档级的各自的传动比i，和由此确定的、到下一个更高档位的档间传动比比值(Gangsprünge)或者说级间传动比比值(Stufensprünge)phi，其中数值8.993表示变速器的传动比范围(Spreizung)。
用于实施为负行星齿轮组的行星齿轮组P1、P2、P3和P4的固有传动比的典型数值各是-1.80、-3.554、-1.851和-2.265。由图3可见，在顺序换档方式中，避免了双重切换或组切换(Gruppenschaltungen)，这是因为两个相邻的档级共同使用了两个换档元件。此外看出，在小的档间传动比比值的情形下获得大的传动比范围。
第一前进档通过闭合第一制动器03以及第二和第四离合器16、48得到，第二前进档通过闭合第一和第二制动器03、04和第二离合器16得到，第三前进档通过闭合第一制动器03以及第二和第三离合器16、67得到，第四前进档通过闭合第二制动器04以及第二和第三离合器16、67得到，第五前进档通过闭合第二、第三和第四离合器16、67、48得到，优选实施为直接档的第六前进档通过闭合第一、第二和第三离合器13、16、67得到，第七前进档通过闭合第一、第二和第四离合器13、16和48得到，第八前进档通过闭合第一、第三和第四离合器13、67、48得到，并且第九前进档通过闭合第二制动器04以及第一和第三离合器13、67得到，其中，倒档通过闭合第一制动器03以及第三和第四离合器67、48得到。
通过如下方式，即，在第一前进档中和第一倒档中闭合第一制动器03和第四制动器48，可以将这些换档元件用作启动元件。
针对如下情况，即，依据根据图2的实施例，取消第四离合器48，也就是说，针对如下情况，即，第一行星齿轮组P1的行星架与第二行星齿轮组P2的内齿圈的经由第八轴8、第四离合器48、和第四轴4的可脱离的连接由借助第四轴4的直接连接取代，那么在换档方案中，第四离合器48由依据图2可脱离地连接驱动轴1与其他轴8’的其他离合器18取代，该其他轴8’与第一行星齿轮组P1的太阳轮连接。
依据本发明，即使在相同变速方案的情况下，根据换档逻辑的不同也能得到不同的档间传动比比值，从而使得因应用而异的或因车辆而异的变形方案成为可能。
依据本发明如下是可能的，即，在多级变速器的每个适合的位置设置有额外的自由轮，例如在轴与壳体之间或为了必要时连接两根轴。
在驱动侧或在输出侧，可以依据本发明布置车桥差速器和/或分配器差速器。
在有利的改进方案的框架中，可以通过离合元件根据需要从驱动马达上分离驱动轴1。其中，液力变矩器、液力离合器、干式启动离合器、湿式启动离合器、磁粉离合器或离心式离合器可以作为离合元件使用。如下也是可能的，即，沿动力流方向在变速器之后布置这种启动元件，其中，在此情况下，驱动轴1总是与马达的曲轴连接。
此外，依据本发明的多级变速器，使得在马达和变速器之间布置扭转减振器成为可能。
在本发明的其他未示出的实施方式的框架中，可以在每个轴上，优选在驱动轴1或输出轴2上，布置无磨损的制动器，例如液力的或电力的减速器或类似物，这尤其对于在商用车辆中的使用有特别意义。此外，为了驱动额外的机组可以在每个轴上、优选在驱动轴1上或输出轴2上，设置动力输出装置。
所使用的摩擦换档元件可以构造为负载切换的离合器或制动器。尤其可以应用力锁合的离合器或制动器，例如片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。
这里所介绍的多级变速器的其他优点在于，能在每个轴上安置电机作为发电机和/或作为额外的驱动机。
显然每个结构上的构造方案、尤其行星齿轮组的和换档元件的每个空间布置，本身以及彼此之间，并且只要是技术上有意义的，都落在本权利要求的保护范围中，而不会影响变速器的在权利要求中所说明的功能，即使这些构造方案并未在附图中或者在描述中明确示出。
附图标记列表
0轴
1第一轴、驱动轴
2第二轴、输出轴
3第三轴
4第四轴
5第五轴
6第六轴
7第七轴
8第八轴
8’其他轴
03第一制动器
04第二制动器
13第一离合器
16第二离合器
18其他离合器
48第四离合器
67第三离合器
P1第一行星齿轮组
P2第二行星齿轮组
P3第三行星齿轮组
P4第四行星齿轮组
i  传动比
phi级间传动比比值
G  壳体

Claims (5)

1.呈行星齿轮结构类型的多级变速器，尤其是用于车辆的自动变速器，所述多级变速器包括：驱动轴(1)、输出轴(2)、和四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)，它们布置在壳体中；总共八个能转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8、8’)以及至少六个换档元件(03、04、13、16、18、48、67)，所述换档元件包括制动器(03、04)和离合器(13、16、18、48、67)，所述换档元件的选择性参与造成在所述驱动轴(1)和所述输出轴(2)之间的各种传动比关系，从而能够实现九个前进档和一个倒档，其中，第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与所述驱动轴(1)作用连接，其中，所述驱动轴(1)能经由第一离合器(13)与第三轴(3)能脱离地连接并且能经由第二离合器(16)与第六轴(6)能脱离地连接，其中，所述第三轴(3)与第二行星齿轮组(P2)的行星架及第三行星齿轮组(P3)的内齿圈连接并且能经由第一制动器(03)联接到所述变速器的壳体(G)上，其中，第四轴(4)能经由第二制动器(04)联接到所述变速器的壳体(G)上，与所述第二行星齿轮组(P2)的内齿圈连接并且与所述第一行星齿轮组(P1)的行星架作用连接，其中，所述第六轴(6)能与第四行星齿轮组(P4)的太阳轮连接并且能经由第三离合器(67)与第七轴(7)能脱离地连接，所述第七轴与所述第三行星齿轮组(P3)的太阳轮及所述第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，其中，所述第一行星齿轮组(P1)的内齿圈抗相对转动地与所述变速器的壳体(G)连接，第五轴(5)与所述第三行星齿轮组(P3)的行星架及所述第四行星齿轮组(P4)的内齿圈连接，并且其中，所述输出轴(2)与所述第四行星齿轮组(P4)的行星架连接。
2.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与所述驱动轴(1)直接连接，其中，所述第一行星齿轮组(P1)的行星架能与所述第二行星齿轮组(P2)的内齿圈经由与所述第一行星齿轮组(P1)的行星架连接的第八轴(8)、将所述第八轴(8)与所述第四轴(4)能脱离地彼此连接的第四离合器(48)、和与所述第二行星齿轮组的内齿圈连接的所述第四轴(4)来能脱离地连接。
3.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组(P1)的太阳轮能与所述驱动轴(1)借助与所述第一行星齿轮组(P1)的太阳轮连接的其他轴(8’)和将所述驱动轴(1)与所述其他轴(8’)能脱离地连接的其他离合器(18)来能脱离地连接，其中，所述第一行星齿轮组(P1)的行星架经由所述第四轴(4)直接与所述第二行星齿轮组(P2)的内齿圈连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的多级变速器，其特征在于，所述行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)构造为负行星齿轮组。
5.根据权利要求2或3所述的多级变速器，其特征在于，对于所述第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与所述驱动轴(1)直接连接的情况，第一前进档通过闭合所述第一制动器(03)和所述第二离合器(16)和所述第四离合器(48)得到，第二前进档通过闭合所述第一制动器(03)和所述第二制动器(04)和所述第二离合器(16)得到，第三前进档通过闭合第一制动器(03)和所述第二离合器(16)和所述第三离合器(67)得到，第四前进档通过闭合所述第二制动器(04)和所述第二离合器(16)和所述第三离合器(67)得到，第五前进档通过闭合所述第二离合器(16)、所述第三离合器(67)和所述第四离合器(48)得到，第六前进档通过闭合所述第一离合器(13)、所述第二离合器(16)和所述第三离合器(67)得到，第七前进档通过闭合所述第一离合器(13)、所述第二离合器(16)和所述第四离合器(48)得到，第八前进档通过闭合所述第一离合器(13)、所述第三离合器(67)和所述第四离合器(48)得到，并且第九前进档通过闭合所述第二制动器(04)和所述第一离合器(13)和所述第三离合器(67)得到，其中，所述倒档通过闭合所述第一制动器(03)和所述第三离合器(67)和所述第四离合器(48)得到；其中，对于所述第一行星齿轮组(P1)的太阳轮能与所述驱动轴(1)借助与所述第一行星齿轮组(P1)的太阳轮连接的其他轴(8’)和将所述驱动轴(1)与所述其他轴(8’)能脱离地连接的其他离合器(18)来能脱离地连接的情况，所述第四离合器(48)由所述其他离合器(18)取代。
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