拉維奈爾赫式行星齒輪變速機(jī)構(gòu)
11-26
拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu)也采用雙行星排組合,其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:兩行星排具有公共行星架和齒圈,前太陽輪、短行星輪、長行星輪、行星架及齒圈組成一個(gè)雙行星輪式行星排,后太陽輪、長行星輪、行星架及齒圈組成一個(gè)單行星輪式行星排。因此,它具有四個(gè)獨(dú)立元件:前太陽輪、后太陽輪、行星架和齒圈。
拉維奈爾赫式行星齒輪變速機(jī)構(gòu)概述
拉維奈爾赫式三擋行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理
1).結(jié)構(gòu)
圖9.12顯示拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖,它由雙排的行居齒輪機(jī)構(gòu)組成.具有大、小兩個(gè)太陽輪、三個(gè)長行星輪和三個(gè)短行星輪并共用同一行星架,僅有一個(gè)齒圈并和輸出軸連接。拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)可以組成三個(gè)前進(jìn)檔及一個(gè)倒檔。它的前排是一個(gè)簡單行星齒輪機(jī)構(gòu),而后排則是一個(gè)雙行星輪的齒輪機(jī)構(gòu)。
2).各執(zhí)行元件的功能
圖9.13顯示拉維東行星齒輪機(jī)構(gòu)和變速執(zhí)行元件之間的關(guān)系。該機(jī)構(gòu)的變速執(zhí)行元件有五件,前多片離合器C1,后多片離合器C2,前制動(dòng)帶B1,后制動(dòng)
帶B2,單向離合器F1。當(dāng)多片離合器、制動(dòng)帶和單向離合器起作用時(shí)具有以下效果。
①前多片離合器C1作用肥來自輸入軸(渦輪軸)的輸入動(dòng)力接到后排主太陽輪。
②后多片離合器C2作用,把來自渦輪軸的輸入動(dòng)力接到前排第2太陽輪。
③前制動(dòng)帶B1作用,固定第2太陽輪不動(dòng),結(jié)果第2行星輪圍繞第2太陽輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng),行星齒輪機(jī)構(gòu)作用。
④后制動(dòng)帶B2作用,固定行星架不動(dòng),結(jié)果行星輪僅作為過渡輪,它繞自己軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
⑤單向離合器F1作用,固定行星架不動(dòng),使單向離合器在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有自行鎖止的功能。它具有后制動(dòng)帶作用時(shí)的同樣功能。
3).動(dòng)力流分析
為了進(jìn)一步理解拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)各檔傳動(dòng)比是如何實(shí)現(xiàn)的,驅(qū)動(dòng)力和動(dòng)力流是如何通過各種齒輪部件的,下面進(jìn)行各檔位的動(dòng)力流分析。表9.2列出變速執(zhí)行元件狀態(tài)和檔位間的關(guān)系,拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)變速器執(zhí)行元件工作規(guī)律。
1)l檔
操作預(yù)選桿手柄位于D位置,C1多片離合器作用,主太陽輪3是驅(qū)動(dòng)件。F1單向離合器作用并將行星架固定。機(jī)構(gòu)動(dòng)力流:主太陽輪傳到主行星輪,再傳到第2行星輪,然后到齒圈,最后傳給輸出軸。
為了在1檔傳動(dòng)比狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng),可將預(yù)選桿置于低檔(L或1)位置,此時(shí)若處在1檔,則C1多片離合器和B2后制動(dòng)帶同時(shí)作用,并將行星架固定。這種情況下的動(dòng)力流和預(yù)選桿置于D位是完全相同的,但汽車在下坡時(shí),驅(qū)動(dòng)輪可以通過行星齒輪機(jī)構(gòu)反向帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),利用發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)阻力實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。
2)2檔
C1多片離合器和F1前制動(dòng)帶同時(shí)作用,主太陽輪仍然是驅(qū)動(dòng)件,第2太陽輪被后制動(dòng)帶固定。動(dòng)力流從主太陽輪傳到主行星輪,然后傳到第2行星輪,由于第2太陽輪被固定,第2行星輪只能在行星架的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)順時(shí)針自轉(zhuǎn),最后帶動(dòng)齒圈旋轉(zhuǎn),齒圈帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)方向和發(fā)動(dòng)機(jī)方向一致。輸出軸是減速運(yùn)動(dòng)。
這種拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu),處在2檔傳動(dòng)比狀態(tài)時(shí),驅(qū)動(dòng)輪逆向傳入的動(dòng)力,始終和發(fā)動(dòng)機(jī)相連,因此只能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng),而不存在汽車滑行,不管預(yù)選桿置于D或2位置。
3)3檔
C1多片離合器和C2多片離合器同時(shí)作用,主太陽輪和第2太陽輪同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)件帶動(dòng)第2行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)第2行星輪不可能產(chǎn)生兩種不同方向的旋轉(zhuǎn),整個(gè)機(jī)構(gòu)鎖止,相互間合成一整體,因此就出現(xiàn)了直接檔,傳動(dòng)比1:1。前面曾提到,行星齒輪機(jī)構(gòu)任意兩元件同速同方向,則就產(chǎn)生直接檔。在這里就是主太陽輪和第2太陽輪同速同方向,產(chǎn)生直接檔的效果。
4)倒檔
C2多片離合器和B2后制動(dòng)帶同時(shí)作用,第2太陽輪作為驅(qū)動(dòng)件,行星架被后制動(dòng)帶固定。動(dòng)力流從渦輪輸出軸經(jīng)CZ多片離合器傳給第2太陽輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)第2行星輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),由于行星架固定不動(dòng),第2行星輪只能自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)齒圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)相反,提供倒檔。倒檔傳動(dòng)比是齒圈和第2太陽輪齒數(shù)之比,傳動(dòng)比大于l。輸出軸是一種減速運(yùn)動(dòng)。
目前采用拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)的有韓國Hyundai(現(xiàn)代)A4AF、A4BF(同克萊斯勒KM175、KM176)、日本馬自達(dá) FA4A-EL和 GF4A-EL、德國大眾096和097型等自動(dòng)變速器。
圖9.12顯示拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖,它由雙排的行居齒輪機(jī)構(gòu)組成.具有大、小兩個(gè)太陽輪、三個(gè)長行星輪和三個(gè)短行星輪并共用同一行星架,僅有一個(gè)齒圈并和輸出軸連接。拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)可以組成三個(gè)前進(jìn)檔及一個(gè)倒檔。它的前排是一個(gè)簡單行星齒輪機(jī)構(gòu),而后排則是一個(gè)雙行星輪的齒輪機(jī)構(gòu)。
2).各執(zhí)行元件的功能
圖9.13顯示拉維東行星齒輪機(jī)構(gòu)和變速執(zhí)行元件之間的關(guān)系。該機(jī)構(gòu)的變速執(zhí)行元件有五件,前多片離合器C1,后多片離合器C2,前制動(dòng)帶B1,后制動(dòng)
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①前多片離合器C1作用肥來自輸入軸(渦輪軸)的輸入動(dòng)力接到后排主太陽輪。
②后多片離合器C2作用,把來自渦輪軸的輸入動(dòng)力接到前排第2太陽輪。
③前制動(dòng)帶B1作用,固定第2太陽輪不動(dòng),結(jié)果第2行星輪圍繞第2太陽輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng),行星齒輪機(jī)構(gòu)作用。
④后制動(dòng)帶B2作用,固定行星架不動(dòng),結(jié)果行星輪僅作為過渡輪,它繞自己軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
⑤單向離合器F1作用,固定行星架不動(dòng),使單向離合器在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有自行鎖止的功能。它具有后制動(dòng)帶作用時(shí)的同樣功能。
3).動(dòng)力流分析
為了進(jìn)一步理解拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)各檔傳動(dòng)比是如何實(shí)現(xiàn)的,驅(qū)動(dòng)力和動(dòng)力流是如何通過各種齒輪部件的,下面進(jìn)行各檔位的動(dòng)力流分析。表9.2列出變速執(zhí)行元件狀態(tài)和檔位間的關(guān)系,拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)變速器執(zhí)行元件工作規(guī)律。
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操作預(yù)選桿手柄位于D位置,C1多片離合器作用,主太陽輪3是驅(qū)動(dòng)件。F1單向離合器作用并將行星架固定。機(jī)構(gòu)動(dòng)力流:主太陽輪傳到主行星輪,再傳到第2行星輪,然后到齒圈,最后傳給輸出軸。
為了在1檔傳動(dòng)比狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng),可將預(yù)選桿置于低檔(L或1)位置,此時(shí)若處在1檔,則C1多片離合器和B2后制動(dòng)帶同時(shí)作用,并將行星架固定。這種情況下的動(dòng)力流和預(yù)選桿置于D位是完全相同的,但汽車在下坡時(shí),驅(qū)動(dòng)輪可以通過行星齒輪機(jī)構(gòu)反向帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),利用發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)阻力實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。
2)2檔
C1多片離合器和F1前制動(dòng)帶同時(shí)作用,主太陽輪仍然是驅(qū)動(dòng)件,第2太陽輪被后制動(dòng)帶固定。動(dòng)力流從主太陽輪傳到主行星輪,然后傳到第2行星輪,由于第2太陽輪被固定,第2行星輪只能在行星架的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)順時(shí)針自轉(zhuǎn),最后帶動(dòng)齒圈旋轉(zhuǎn),齒圈帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)方向和發(fā)動(dòng)機(jī)方向一致。輸出軸是減速運(yùn)動(dòng)。
這種拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu),處在2檔傳動(dòng)比狀態(tài)時(shí),驅(qū)動(dòng)輪逆向傳入的動(dòng)力,始終和發(fā)動(dòng)機(jī)相連,因此只能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng),而不存在汽車滑行,不管預(yù)選桿置于D或2位置。
3)3檔
C1多片離合器和C2多片離合器同時(shí)作用,主太陽輪和第2太陽輪同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)件帶動(dòng)第2行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)第2行星輪不可能產(chǎn)生兩種不同方向的旋轉(zhuǎn),整個(gè)機(jī)構(gòu)鎖止,相互間合成一整體,因此就出現(xiàn)了直接檔,傳動(dòng)比1:1。前面曾提到,行星齒輪機(jī)構(gòu)任意兩元件同速同方向,則就產(chǎn)生直接檔。在這里就是主太陽輪和第2太陽輪同速同方向,產(chǎn)生直接檔的效果。
4)倒檔
C2多片離合器和B2后制動(dòng)帶同時(shí)作用,第2太陽輪作為驅(qū)動(dòng)件,行星架被后制動(dòng)帶固定。動(dòng)力流從渦輪輸出軸經(jīng)CZ多片離合器傳給第2太陽輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)第2行星輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),由于行星架固定不動(dòng),第2行星輪只能自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)齒圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)相反,提供倒檔。倒檔傳動(dòng)比是齒圈和第2太陽輪齒數(shù)之比,傳動(dòng)比大于l。輸出軸是一種減速運(yùn)動(dòng)。
目前采用拉維奈行星齒輪機(jī)構(gòu)的有韓國Hyundai(現(xiàn)代)A4AF、A4BF(同克萊斯勒KM175、KM176)、日本馬自達(dá) FA4A-EL和 GF4A-EL、德國大眾096和097型等自動(dòng)變速器。
拉維奈爾赫式四擋行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理
在拉維奈爾赫式三檔行星齒輪變速器的輸入軸和太陽輪之間增加一個(gè)前進(jìn)強(qiáng)制離合器C3,在前進(jìn)檔離合器C1從動(dòng)部分與后太陽輪之間增加一個(gè)前進(jìn)單向離合器F2,在輸入軸和行星架之間增加高檔離合器C4,即成為具有超速檔的四檔行星齒輪變速器。
拉維奈爾赫式四檔行星齒輪變速器各檔動(dòng)力傳遞路線:
a.前進(jìn)1檔、2檔(D位1檔、2檔)前進(jìn)離合器C1接合,動(dòng)力經(jīng)C1和前進(jìn)單向離合器F2傳至后太陽輪。
(1)1檔時(shí),因行星架被單向離合器F1鎖止,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力再經(jīng)短行星輪、長行星輪傳給齒圈和輸出軸。
(2)2檔時(shí),因前太陽輪被制動(dòng)器B1制動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)由后太陽輪傳至短行星輪、長行星輪、行星架,再傳給齒圈和輸出軸。各件的具體工作情況及傳動(dòng)比與拉維奈爾赫式三檔行星齒輪變速器相同。
當(dāng)汽車滑行時(shí),單向離合器F2處于脫離狀態(tài),后太陽輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng),行星齒輪變速器失去反向傳遞動(dòng)力的能力,前進(jìn)1檔和2檔均沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。
b.手動(dòng)1檔、2檔(1、2位或L、S位)
(1)前進(jìn)強(qiáng)制離合器C3結(jié)合,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)C3直接傳至后太陽輪,此時(shí)C3的作用與拉維奈爾赫式三檔行星齒輪變速器中的前進(jìn)離合器C1相同。
(2)手動(dòng)1檔時(shí),低檔及倒檔制動(dòng)器B2工作,行星架被固定,動(dòng)力傳遞路線與1檔相同。但在汽車滑行時(shí),可利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。
(3)手動(dòng)2檔時(shí),2檔制動(dòng)器B1工作,前太陽輪被制動(dòng),動(dòng)力傳遞路線與2檔相同。在汽車滑行時(shí),同樣可利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。
c.前進(jìn)3檔(D位3檔)
(1)前進(jìn)離合器C1、高檔離合器C4同時(shí)結(jié)合,后太陽輪與行星架被聯(lián)結(jié)成一體,形成直接檔,傳動(dòng)比等于1。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力由輸入軸經(jīng)離合器C1、C4至后太陽輪、短行星輪、長行星輪、齒圈到輸出軸。
(2)當(dāng)汽車滑行時(shí),單向離合器F2處于脫離狀態(tài),后太陽輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng),故該檔也沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。
d.手動(dòng)3檔
(1)前進(jìn)強(qiáng)制離合器C3、高檔離合器C4均結(jié)合,后行星排中兩個(gè)元件互相連接,成為直接檔,動(dòng)力經(jīng)離合器C3、C4傳遞,其路線與前進(jìn)3檔相同。
(2)汽車滑行時(shí),離合器C3和C4均能反向傳遞動(dòng)力,故可利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)作用。
e.前進(jìn)4檔(D位4檔)
高檔離合器C4結(jié)合,輸入軸與行星架連接,前制動(dòng)器B1工作,前太陽輪被固定。動(dòng)力經(jīng)由離合器C4傳至行星架,長行星輪被行星架帶動(dòng)作順時(shí)針公轉(zhuǎn)的同時(shí)也產(chǎn)生自轉(zhuǎn),并驅(qū)動(dòng)齒圈和輸出軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),傳動(dòng)比為:

i的值小于1,故為超速檔。
f.倒檔
倒檔離合器C2、低檔及倒檔制動(dòng)器B2同時(shí)工作,傳動(dòng)比和傳動(dòng)路線與三檔拉維奈爾赫式行星齒輪變速器相同
|
拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu)示意圖
1-輸入軸 2-大太陽輪 3-小太陽輪 4-齒圈 5-輸出軸 6-短行星齒輪
7-長行星齒輪
C1-前進(jìn)離合器 C2-倒檔離合器 C3-前進(jìn)強(qiáng)制離合器 C4-高速檔離合器
B1-2檔四檔制動(dòng)器 B2-抵檔換檔制動(dòng)器 F1-低檔單向離合器 F2-前進(jìn)單向離合器
B1-2檔四檔制動(dòng)器 B2-抵檔換檔制動(dòng)器 F1-低檔單向離合器 F2-前進(jìn)單向離合器
拉維奈爾赫式四檔行星齒輪變速器檔位與執(zhí)行元件工作關(guān)系表
○為元件工作 ●為元件接合或制動(dòng),但不傳遞動(dòng)力。
○為元件工作 ●為元件接合或制動(dòng),但不傳遞動(dòng)力。
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換檔手柄位置 |
檔位 |
換檔執(zhí)行元件 |
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D |
1檔 |
○ |
○ |
○ |
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|
2檔 |
○ |
○ |
○ |
||||||
|
3檔 |
○ |
○ |
○ |
||||||
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超速檔 |
● |
○ |
○ |
||||||
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R |
倒檔 |
○ |
○ |
||||||
|
S、L或2、1 |
1檔 |
○ |
○ |
||||||
|
2檔 |
○ |
||||||||
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3檔 |
○ |
○ |
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a.前進(jìn)1檔、2檔(D位1檔、2檔)前進(jìn)離合器C1接合,動(dòng)力經(jīng)C1和前進(jìn)單向離合器F2傳至后太陽輪。
(1)1檔時(shí),因行星架被單向離合器F1鎖止,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力再經(jīng)短行星輪、長行星輪傳給齒圈和輸出軸。
(2)2檔時(shí),因前太陽輪被制動(dòng)器B1制動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)由后太陽輪傳至短行星輪、長行星輪、行星架,再傳給齒圈和輸出軸。各件的具體工作情況及傳動(dòng)比與拉維奈爾赫式三檔行星齒輪變速器相同。
當(dāng)汽車滑行時(shí),單向離合器F2處于脫離狀態(tài),后太陽輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng),行星齒輪變速器失去反向傳遞動(dòng)力的能力,前進(jìn)1檔和2檔均沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。
b.手動(dòng)1檔、2檔(1、2位或L、S位)
(1)前進(jìn)強(qiáng)制離合器C3結(jié)合,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)C3直接傳至后太陽輪,此時(shí)C3的作用與拉維奈爾赫式三檔行星齒輪變速器中的前進(jìn)離合器C1相同。
(2)手動(dòng)1檔時(shí),低檔及倒檔制動(dòng)器B2工作,行星架被固定,動(dòng)力傳遞路線與1檔相同。但在汽車滑行時(shí),可利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。
(3)手動(dòng)2檔時(shí),2檔制動(dòng)器B1工作,前太陽輪被制動(dòng),動(dòng)力傳遞路線與2檔相同。在汽車滑行時(shí),同樣可利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。
c.前進(jìn)3檔(D位3檔)
(1)前進(jìn)離合器C1、高檔離合器C4同時(shí)結(jié)合,后太陽輪與行星架被聯(lián)結(jié)成一體,形成直接檔,傳動(dòng)比等于1。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力由輸入軸經(jīng)離合器C1、C4至后太陽輪、短行星輪、長行星輪、齒圈到輸出軸。
(2)當(dāng)汽車滑行時(shí),單向離合器F2處于脫離狀態(tài),后太陽輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng),故該檔也沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。
d.手動(dòng)3檔
(1)前進(jìn)強(qiáng)制離合器C3、高檔離合器C4均結(jié)合,后行星排中兩個(gè)元件互相連接,成為直接檔,動(dòng)力經(jīng)離合器C3、C4傳遞,其路線與前進(jìn)3檔相同。
(2)汽車滑行時(shí),離合器C3和C4均能反向傳遞動(dòng)力,故可利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)作用。
e.前進(jìn)4檔(D位4檔)
高檔離合器C4結(jié)合,輸入軸與行星架連接,前制動(dòng)器B1工作,前太陽輪被固定。動(dòng)力經(jīng)由離合器C4傳至行星架,長行星輪被行星架帶動(dòng)作順時(shí)針公轉(zhuǎn)的同時(shí)也產(chǎn)生自轉(zhuǎn),并驅(qū)動(dòng)齒圈和輸出軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),傳動(dòng)比為:

i的值小于1,故為超速檔。
f.倒檔
倒檔離合器C2、低檔及倒檔制動(dòng)器B2同時(shí)工作,傳動(dòng)比和傳動(dòng)路線與三檔拉維奈爾赫式行星齒輪變速器相同
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