JP2005106701A - 車両拘束装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 実際の車両のピッチング運動を良好に再現することができる車両拘束装置を提供する。
【解決手段】 車両拘束装置6は、被試験車両4の下側に配置されるピッチング許容装置7を備え、被試験車両4の重心Gを含む幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容する。被試験車両4の駆動力発生や制動等に伴う前後力により被試験車両4にピッチング方向の力が作用すると、前記ピッチングに対してピッチング許容装置7が被試験車両4の重心Gを含む幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容するので、実際の車両のピッチング運動を良好に再現できる。このため、車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、自動車の操縦安定性等を評価するシャーシダイナモメータなどの試験装置で被試験車両を拘束するために用いられる車両拘束装置に関するものである。
従来の自動車の車両拘束装置の一例として、特許文献1に示されるものがある。
この車両拘束装置は、車両の下部に車両を横切るビームを設け、ビームの前後方向、高さ方向に関して車両重心と同じ位置の両端を車両後方のレバーの両端とロッドで連接し、前記レバーの後方左右方向に移動可能なスライド装置を設けている。そして、前記スライド装置に移動枠を取り付け、その中に軸方向に回転可能に支持枠を設け、前記レバーの軸を支持するようにしている。
ところで、シャーシダイナモメータなどの試験装置では、車両のドライバビリティ(運転性、走行性能)を精度高く把握することが要求され、この実現のために車両拘束装置では、被試験車両に対して実際の車両の挙動に十分近い挙動を許容することが望まれている。しかしながら,上述した従来技術では、スライド装置を設け被試験車両を左右方向(車両の幅方向)に移動可能にしている一方、当該スライド装置が、車両のドライバビリティに重要なピッチング方向の挙動を拘束している。このため、上述した従来技術では、上記要望に適切には応えられていない
また、特許文献2には、ピッチング方向の挙動をフリーとするように構成した車両拘束装置が示されている。
特開2002−131189号公報 特開平8−43264号公報
しかしながら、特許文献2の車両拘束装置は、車両拘束のために要する作業時間を短縮すること(同公報の段落「0011」)を課題としてなされ、ピッチング運動による支点移動を許容したものになっており、実際の車両のピッチング運動を良好に再現するものになっておらず、この分、上記要望に適切には応えられていないというのが実情であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、実際の車両のピッチング運動を良好に再現することができる車両拘束装置を提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、被試験車両を試験装置に拘束するための車両拘束装置であって、前記被試験車両の重心を含む幅方向線を中心とする前記被試験車両のピッチングを許容するピッチング許容手段を備えたことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の車両拘束装置において、前記ピッチング許容手段は、前記幅方向線までの距離が同等になるように前記被試験車両に設けられた複数本の被ガイド部材と、前記幅方向線を中心にした円弧上で前記被ガイド部材を案内するガイド部材と、からなることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の車両拘束装置において、前記ガイド部材は、前記被ガイド部材に対応する複数個からなり、かつそれぞれが前記幅方向線を中心にした円弧上に配置されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項2又は請求項3記載の車両拘束装置において、前記被ガイド部材から前記幅方向線までの距離は、前記ピッチングに伴う前記被ガイド部材の移動量に比して大きく設定され、前記ガイド部材は、前記被ガイド部材を直線状に案内することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項2から請求項4までのいずれかに記載の車両拘束装置において、前記ガイド部材は被試験車両の下側に配置されることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1記載の車両拘束装置において、前記ピッチング許容手段は、前記被試験車両の車体を載置する載置板と、該載置板を所定の固定部に前記ピッチング方向に揺動可能に支持する平行リンク機構と、からなることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項6記載の車両拘束装置において、前記載置板は、前記重心を含む垂線に対して両幅方向側部分がバネ部材により支持され、ローリング可能とされていることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項1記載の車両拘束装置において、前記ピッチング許容手段は、前記被試験車両の車体を載置する載置板と、該載置板を所定の固定部にピッチング方向に揺動可能に支持するピッチング方向平行リンク機構と、からなり、さらに前記載置板を所定の固定部にローリング方向に揺動可能に支持するローリング方向平行リンク機構を設けたことを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項6又は請求項7記載の車両拘束装置において、前記ピッチング許容手段は、前記載置板の下部側に配置されることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項8記載の車両拘束装置において、前記ピッチング許容手段及びローリング方向平行リンク機構は、前記載置板の下部側に配置されることを特徴とする。
第1から第10までのいずれかの発明によれば、被試験車両の駆動力発生や制動等に伴う前後力により被試験車両にピッチング方向の力が作用すると、前記ピッチングに対してピッチング許容手段が被試験車両の重心を含む幅方向線を中心とするピッチングを許容するので、実際の車両のピッチング運動を良好に再現できる。このため、車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
また、前後ロッド29に設けた荷重検出器30が、被試験車両4に掛かる前後力を計測し、走行性能把握のために利用することができる。
第5の発明によれば、ガイド部材が被試験車両に干渉することが回避され、第6の発明によれば、ピッチング許容手段が被試験車両に干渉することが回避され、第10の発明によれば、ピッチング許容手段及びローリング方向平行リンク機構が被試験車両に干渉することが回避される。このため、第5、第9又は第10のいずれかの発明によれば、試験者等が被試験車両に容易に乗り込めるようなる。
以下、本発明の第1実施の形態に係る車両拘束装置を図1ないし図6に基づいて説明する。
図1ないし図4において、試験室1に配置した試験装置2(シャーシダイナモメータ)は、その4つのフラットベルト3上に被試験車両4の各車輪5を載置し、車両拘束装置6で被試験車両4を拘束しつつ被試験車両4にピッチング運動などの挙動を再現させ、走行性能を試験するようにしている。
車両拘束装置6は、上述したようにフラットベルト3上に車輪5を載置した状態での前後方向、左右方向への移動を拘束する一方、被試験車両4の下側に配置されるピッチング許容装置7(ピッチング許容手段)を備え、被試験車両4の重心Gを含む幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容するようにしている。
ピッチング許容装置7は、試験室1における被試験車両4の下側の所定固定部1b,1c,1d,1eにリンク機構10を介して上下方向に移動可能に支持された板状のテーブル11と、テーブル11に取付けられたガイド部材12と、を有し、前記幅方向線9を中心にしてガイド部材12が被試験車両4の下部側に取付けられたピン支持部材13のピン14(被ガイド部材)を略円弧状に案内するようにしている。ガイド部材12は、4個設けられており、そのうち2個は、被試験車両4の左側に対応して、前後に並んで配置され、他の2個は、被試験車両4の右側に対応して、前後に並んで配置されている。以下、被試験車両4の左側の前後のガイド部材12を、それぞれ左前側、左後側ガイド部材12a,12bといい、被試験車両4の右側の前後のガイド部材12を、それぞれ右前側、右後側ガイド部材12c,12dという。左前側、左後側ガイド部材12a,12bと右前側、右後側ガイド部材12c,12dとは、左右対象に配置され、かつそれぞれが同等高さに配置されている。
前記ピン支持部材13は、前記4個のガイド部材12(左前側、左後側ガイド部材12a,12b及び右前側、右後側ガイド部材12c,12d)に対応して4個設けられており、それぞれ、被試験車両4の車体15の左右下側の縁部で、かつドア16に干渉しない部分(例えばジャッキアップの際に利用される部分)に取付けられている。また、ピン14もドア16に干渉しないように設けられている。ピン支持部材13には、それぞれピン14が設けられている。前記各ピン14から前記幅方向線9までの距離は、前記ピッチングに伴うピン支持部材13の移動量に比して大きく設定されている。
ガイド部材12は、図5及び図6に示すように、ピン14を直線状に案内する。例えば左後側ガイド部材12bは、被試験車両4の後方になるに従って立上る様にテーブル11に取付けられ、水平面に対して角度θの傾斜角を持ってピン14を案内するようになっている。この場合、左後側ガイド部材12bに案内されるピン14は、上述したように幅方向線9までの距離が比較的長く設定されていることから、実質的には、幅方向線9を中心とする円弧上で左後側ガイド部材12bに案内されるようになっている。
また、左前側ガイド部材12aは、被試験車両4の前方になるに従って立上る様にテーブル11に取付けられ、水平面に対して角度θの傾斜角を持ってピン14を案内するようになっている。この場合、左前側ガイド部材12aに案内されるピン14は、左後側ガイド部材12bに案内されるピン14と同様に、幅方向線9を中心とする円弧上を案内されることになる。
また、右前側、右後側ガイド部材12c,12dについても左前側、左後側ガイド部材12a,12bと同様に取付けられ、右前側、右後側ガイド部材12c,12dに対応するピン14も幅方向線9を中心とする円弧上を案内されるようになっている。
リンク機構10は、試験室1における被試験車両4の左下側における前側、後側の所定固定部1b,1c並びに被試験車両4の右下側における前側、後側の所定固定部1d,1eに、それぞれ被試験車両4の前方に向けて固定された固定軸17(固定位置に対応してそれぞれ、以下、適宜、左前側、左後側、右前側、右後側固定軸17b,17c,17d,17eという。)を有している。左前側、左後側、右前側、右後側固定軸17b,17c,17d,17eには、底辺部20に凹み部21を有する略直角二等辺三角形状をなし、各頂部に軸受を有する三角形リンク板22(以下、適宜、それぞれ左前側、左後側、右前側、右後側三角形リンク板22b,22c,22d,22eという。)がそれぞれ揺動可能に支持されている。三角形リンク板22における直角部分の軸受を第1軸受23、底辺部の一方(図4上側)の軸部を第2軸受24、底辺部の他方(図4下側)の軸部を第3軸受25という。
三角形リンク板22は、第1軸受23を介して各固定軸17に揺動可能に支持されている。
各三角形リンク板22には、先端部がテーブル11に揺動可能に支持された垂直リンク部材26の基端部が第2軸受24を介して連結されている。左前側、左後側三角形リンク板22b,22cの各第3軸受25は、水平リンク部材(以下、左側水平リンク部材という。)27aにより連結されており、左前側、左後側三角形リンク板22b,22cの連動を可能にしている。同様に右前側、右後側三角形リンク板22d,22eの各第3軸受25は、水平リンク部材(以下、右側水平リンク部材という。)27bにより連結されており、右前側、右後側三角形リンク板22d,22eの連動を可能にしている。
また、前記テーブル11には、図1及び図4に示すように、ボールジョイント28を介して試験室1における被試験車両4の後側の固定部1fに前後ロッド29が連結されている。前後ロッド29には、荷重検出器30が挿入されており、被試験車両4に掛かる前後力を計測するようにしている。また、前記テーブル11には、図2に示すように、ボールジョイント28を介して試験室1における被試験車両4の右側の固定部1gに横ロッド31が連結されている。
被試験車両4の駆動や制動に伴う前後力は、ガイド部材12(左前側、左後側ガイド部材12a,12b、右前側、右後側ガイド部材12c,12d)が受けるが、この力関係は模式的に図6のように示すことができる。すなわち、前記前後力のうち前方向の力は、左前側、右前側ガイド部材12a,12cで受けるが、前方向の力を受ける部分を便宜的に点Aとする。また、前記前後力のうち後方向の力は、左後側、右後側ガイド部材12b、12dで受けるが、後方向の力を受ける部分を便宜的に点Bとして、図6に示す。点A及び点Bは同等高さとされ、点Aから点Bまでの距離(すなわち、左前側、左後側ガイド部材12a,12b間のスパン)はLとされている。また、点A(点B)高さ位置から重心G高さ位置までは距離hとされている。
また、図3に示すように、被試験車両4は、大きさFの駆動(又は大きさFの制動)に伴い、すなわち、大きさFの前後力が作用することに伴い、重心G回りに、前記前後力Fと、重心G点高さと車輪5の中心との差に相当する距離Hとの積で得られるモーメントM(M=F×H)を受けピッチング運動を起こす。
そして、重心Gに作用する前後力Fに対して、点A及び点Bで受ける力はそれぞれF/2となる。
このため、重心G回りのモーメントMは、次式(1)で示される。
M=[(F/2)tanθ・(L/2)+(F/2)tanθ・(L/2)]−F・h
=(F/2)tanθ・L−F・h … … (1)
上記式(1)で明らかなように、tanθ=(2h/L)すなわち、θ=tan-1(2h/L)に設定しておくことにより、重心Gに力Fが作用すると、モーメントが発生しない(M=0)こととなる。
また、重心Gからずれた位置に力Fが作用すると、M=F・(h−H)のモーメントが重心G回りに働くことになる。
上述したように構成した車両拘束装置6では、被試験車両4の駆動力発生時や制動時等において被試験車両4にピッチング方向の力が作用すると、ピン14が幅方向線9を中心とする円弧に沿ってガイド部材12に案内される。このため、車両拘束装置6は、幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容するので、実際の車両のピッチング運動を良好に再現でき、ひいては車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
また、前後ロッド29に設けた荷重検出器30が、被試験車両4に掛かる前後力を計測し、走行性能把握のために利用することができる。
本実施の形態では、重心Gから離間した部分(すなわち、被試験車両4の下側)でピン14がガイド部材12に案内されて、被試験車両4のピッチング運動を支持する。このため、ピン14及びピン支持部材13に干渉されずにドア16の開閉を行え、試験者などが車内に容易に入ることが可能になる。すなわち、上記特許文献1には、車両を支持する支持部材が、平板状の底部と、この底部の幅方向両端部から所定の傾斜角度で上方へ屈曲された一対の連結部とを備え、一対の連結部の回転中心線が車両の重心を通るように構成した(段落「0003」、「0004」、及び「0009」並びに図10)車両拘束装置が示されている。しかし、上記特許文献1の車両拘束装置では、一対の連結部の回転中心線が車両の重心を通るように構成しており、一対の連結部がドアに干渉し、試験者等が容易には車内に乗り込めず不便であった。これに対し、本実施の形態によれば、ドア16の干渉を招くことがないので、試験者等が容易に車内に乗り込め、また、脱出も可能となり、危険回避のため有効である。
さらに、本実施の形態では、ピン14及びピン支持部材13は、ドア16に干渉されないように配置されているので、ピン14及びピン支持部材13がドア16の開閉を規制することもない。
本実施の形態では、各ガイド部材12(左前側、左後側ガイド部材12a,12b、右前側、右後側ガイド部材12c,12d)について、テーブル11に対して固定しているが、これに代えて、各ガイド部材12について取付け角度および前記距離Lを予め調整可能に設けるように構成してもよい。このように構成することにより、重心G高さの異なる車両にも共通に当該車両拘束装置6を用いることができ、汎用化が可能となり、その分、評価または試験設備全体の設備の簡略化を図ることができる。
次に、本発明の第2実施の形態に係る車両拘束装置6Aを図7ないし図9に基づいて説明する。図7ないし図9において、試験室1における被試験車両4の右側における前後の所定固定部1h,1iには、ボールジョイント28を介して前側、後側横方向軸35,36の基端部が連結され、前側、後側横方向軸35,36の先端部は、ボールジョイント28を介して被試験車両4の前端部、後端部に連結されており、被試験車両4の横方向の動きを拘束している。
車両拘束装置6Aは、被試験車両4の下側に配置されるピッチング許容装置7A(ピッチング許容手段)を備え、被試験車両4の重心Gを含む幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容するようにしている。
ピッチング許容装置7Aは、被試験車両4の車体15を載置する載置板40と、試験室1における被試験車両4の前側における所定固定部1jに取付けた支持軸41に、前記載置板40をピッチング方向に揺動可能に支持する平行リンク機構42と、を備えている。支持軸41は重心Gと同等高さに設けられている。また、載置板40の幅方向(図9左右方向)の中心を挟んで両幅方向側の部分と試験室1における被試験車両4の下側固定部1kとの間には一対のバネ部材43が介装されており、載置板40ひいては被試験車両4のローリング運動を可能としている。
平行リンク機構42は、ボールジョイント28を介して連結された第1〜4リンク軸44〜47からなり、第1リンク軸44と第3リンク軸46とが同等長さで、第2リンク軸45と第4リンク軸47とが第1リンク軸44(第3リンク軸46)より短くて同等長さとされている。第1、第2リンク軸44,45を連結するボールジョイント28には、支持軸41に設けたボールジョイント28に先端部が連結される前側リンク軸48の基端部が連結されている。第1、第4リンク軸44,47を連結するボールジョイント28には、載置板40の重心Gの真下の部分に先端部が固定された後側リンク軸49の基端部が連結されている。
上述したように構成した車両拘束装置6Aでは、被試験車両4の駆動力発生時や制動時等において被試験車両4にピッチング方向の力が作用すると、平行リンク機構42が前側リンク軸48を介して前側における所定固定部1jの支持軸41に支持された状態で、重心Gを中心にして揺動する。すなわち、車両拘束装置6Aは、幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容することになる。このため、この車両拘束装置6Aによれば、実際の車両のピッチング運動を良好に再現でき、ひいては車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
また、この車両拘束装置6Aでは、上述したように載置板40の幅方向(図9左右方向)の中心を挟んで両幅方向側の部分と下側固定部1kとの間に介装された一対のバネ部材43が、重心Gを含む前後方向線50を中心とする被試験車両4のローリングを許容することになる。このため、この車両拘束装置6Aによれば、実際の車両のローリング運動を良好に再現でき、ひいては車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
次に、本発明の第3実施の形態に係る車両拘束装置6Bを図10ないし図12に基づいて説明する。図10ないし図12において、試験室1における被試験車両4の後方における左右の固定部1m、1nには、被試験車両4のヨー方向の揺動を拘束可能の軸受51を介して左側、右側垂直方向軸52a,52bの基端部が連結されている。
車両拘束装置6Bは、被試験車両4の下側に配置されるピッチング許容装置7B(ピッチング許容手段)を備え、被試験車両4の重心Gを含む幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容するようにしている。
ピッチング許容装置7Bは、前記左側、右側垂直方向軸52a,52bにボールジョイント28を介して連結されて前記載置板40をピッチング方向に揺動可能に支持する左右のピッチング方向平行リンク機構54a,54bと、を備えている。さらに、車両拘束装置6Bは、ローリング許容機構53(ローリング方向平行リンク機構)を有し、載置板40を被試験車両4の右側における所定固定部1pに取付けた支持軸(ローリング用右側支持軸55)にローリング方向に揺動可能に支持するようにしている。
左右のピッチング方向平行リンク機構54a,54bは、それぞれ、第1〜4リンク軸44〜47と、第1、第2リンク軸44,45を揺動可能に連結する幅方向に延びる筒状軸受56と、第2、第3リンク軸45,46の連結、第3、第4リンク軸46,47の連結、及び第1、第4リンク軸44,47の連結をそれぞれ行う3つのボールジョイント28と、からなっている。筒状軸受56の左側に左のピッチング方向平行リンク機構54aが設けられ、右側に右のピッチング方向平行リンク機構54bが設けられ、筒状軸受56は、左右のピッチング方向平行リンク機構54a,54bに対して共通に用いられる。
第1、第4リンク軸44,47を連結するボールジョイント28には、前記左側、右側垂直方向軸52a,52bの先端部が連結されている。
ローリング許容機構53は、ボールジョイント28を介して連結された第1〜4ローリング側リンク軸60〜63からなり、第1ローリング側リンク軸60と第3ローリング側リンク軸62とが同等長さで、第2ローリング側リンク軸61と第4ローリング側リンク軸63とが第1ローリング側リンク軸60より短くて同等長さとされている。第2ローリング側リンク軸61は、途中に筒状軸受56を挿入して構成されている。
上述したように構成した車両拘束装置6Bでは、被試験車両4の駆動力発生時や制動時等において被試験車両4にピッチング方向の力が作用すると、左右のピッチング方向平行リンク機構54a,54bが左側、右側垂直方向軸52a,52bを介して前記左右の固定部1m、1nに支持された状態で、重心Gを中心にして揺動する。すなわち、車両拘束装置6Bは、幅方向線9を中心とする被試験車両4のピッチングを許容することになる。このため、この車両拘束装置6Bによれば、実際の車両のピッチング運動を良好に再現でき、ひいては車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
また、この車両拘束装置6Bでは、上述したようにローリング許容機構53を設けたことにより、重心Gを含む前後方向線50を中心とする被試験車両4のローリングを許容することになる。このため、この車両拘束装置6Bによれば、実際の車両のローリング運動を良好に再現でき、ひいては車両の走行性能をより実際に即して把握することができる。
本発明の第1実施の形態に係る車両拘束装置を模式的に示す側面図である。 図1の車両拘束装置を模式的に示す背面図である。 図1の被試験車両に対する前後力及びモーメントを説明するための側面図である。 図1のリンク機構の作用を模式的に示す図である。 図1の被試験車両のピッチング時の態様を示す側面図である。 図1の被試験車両のピッチング時のモーメントを説明するための模式図である。 本発明の第2実施の形態に係る車両拘束装置を模式的に示す側面図である。 図7の車両拘束装置を模式的に示す部分断面の平面図である。 図7の被試験車両に用いるバネ部材を示す正面図である。 本発明の第3実施の形態に係る車両拘束装置を模式的に示す側面図である。 図10の車両拘束装置を模式的に示す部分断面の平面図である。 図10の車両拘束装置を示す背面図である。
符号の説明
6,6A,6B…車両拘束装置、7,7A,7B…ピッチング許容装置、12…ガイド部材、14…ピン(被ガイド部材)。

Claims (10)

  1. 被試験車両を試験装置に拘束するための車両拘束装置であって、前記被試験車両の重心を含む幅方向線を中心とする前記被試験車両のピッチングを許容するピッチング許容手段を備えたことを特徴とする車両拘束装置。
  2. 前記ピッチング許容手段は、前記幅方向線までの距離が同等になるように前記被試験車両に設けられた複数本の被ガイド部材と、前記幅方向線を中心にした円弧上で前記被ガイド部材を案内するガイド部材と、からなることを特徴とする請求項1記載の車両拘束装置。
  3. 前記ガイド部材は、前記被ガイド部材に対応する複数個からなり、かつそれぞれが前記幅方向線を中心にした円弧上に配置されていることを特徴とする請求項2記載の車両拘束装置。
  4. 前記被ガイド部材から前記幅方向線までの距離は、前記ピッチングに伴う前記被ガイド部材の移動量に比して大きく設定され、前記ガイド部材は、前記被ガイド部材を直線状に案内することを特徴とする請求項2又は3に記載の車両拘束装置。
  5. 前記ガイド部材は被試験車両の下側に配置されることを特徴とする請求項2から請求項4までのいずれかに記載の車両拘束装置。
  6. 前記ピッチング許容手段は、前記被試験車両の車体を載置する載置板と、該載置板を所定の固定部に前記ピッチング方向に揺動可能に支持する平行リンク機構と、からなることを特徴とする請求項1記載の車両拘束装置。
  7. 前記載置板は、前記重心を含む垂線に対して両幅方向側部分がバネ部材により支持され、ローリング可能とされていることを特徴とする請求項6記載の車両拘束装置。
  8. 前記ピッチング許容手段は、前記被試験車両の車体を載置する載置板と、該載置板を所定の固定部に前記ピッチング方向に揺動可能に支持するピッチング方向平行リンク機構と、からなり、さらに前記載置板を所定の固定部にローリング方向に揺動可能に支持するローリング方向平行リンク機構を設けたことを特徴とする請求項1記載の車両拘束装置。
  9. 前記ピッチング許容手段は、前記載置板の下部側に配置されることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の車両拘束装置。
  10. 前記ピッチング許容手段及びローリング方向平行リンク機構は、前記載置板の下部側に配置されることを特徴とする請求項8に記載の車両拘束装置。

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