JP2010517870A - 実用車に用いられるリジッドアクスル - Google Patents

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Abstract

実用車に用いられるリジッドアクスルであって、1つの共通の平面に1つの三角形を形成する2つの個々のシャーシステー1,2が設けられており、該シャーシステー,2の端部でそれぞれ1つのジョイント3,4,5,6が、一方では車両上部構造7に、他方では車軸8にそれぞれ結合されている形式のものにおいて、本発明の構成では、少なくとも車軸側でシャーシステー1,2に、該シャーシステーを車軸8に結合するためのそれぞれ1つのアキシャルスタッド9が挿入されている。

Description

本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式の、実用車に用いられるリジッドアクスル、すなわち1つの共通の平面に1つの三角形を形成する2つの個々のシャーシステーが設けられており、該シャーシステーの端部でそれぞれ1つのジョイントが、一方では車両上部構造に、他方では車軸にそれぞれ結合されている形式のものに関する。
実用車に用いられるこのような形式のリジッドアクスルは、そのニュートラル位置で1つの共通の平面内に1つの三角形を形成する2つの個々のシャーシブレースもしくはシャーシステー(Fahrwerksstrebe)を備えており、これらのシャーシステーの端部には、それぞれ1つのジョイントが、一方では車両上部構造に、他方では車軸にそれぞれ結合されている。このようなリジッドアクスルは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第4338651号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第10118623号明細書または米国特許第5458359号明細書に基づき公知である。さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第10348645号明細書に基づき、シャーシステーが知られている。このシャーシステーは一方ではアキシャルジョイントを有しており、このアキシャルジョイントの接続スタッドはシャーシステーの長手方向中心軸線に対して同軸的に向けられている。このシャーシステーはこのアキシャルジョイントとは反対の側に分子継手もしくはモレキュラジョイント(Molekulargelenk)または分子軸受けもしくはモレキュラベアリング(Molekularlager)を有している。「モレキュラジョイント」または「モレキュラベアリング」は同義語であると解される。このようなモレキュラジョイントまたはモレキュラベアリングは、ハウジングの内部に支承されたジョイントスタッドを有している。このジョイントスタッドはハウジング内でエラストマ体によって取り囲まれている。モレキュラジョイントまたはモレキュラベアリングにおいて特徴的であるのはその特性、すなわちジョイントスタッドまたはシャーシステーを介して導入された運動をエラストマ体によって減衰する特性であり、これにより「モレキュラベアリング」という呼称が妥当となる。しかし、モレキュラベアリングまたはモレキュラジョイントはエラストマ体を介して互いに結合された構成部分の相対運動をも可能にするので、「モレキュラジョイント」と呼ぶこともできる。エラストマ体は加硫によってハウジングおよび/またはジョイントスタッドに結合されていてよい。さらに、エラストマ体がハウジングおよび/またはジョイントスタッドとの固着結合を有しないような構成も知られている。このようなモレキュラジョイントはその減衰特性および振動遮断特性に基づき、自動車のホイールサスペンションにおいて多種多様の変化形の形で使用される。
上記ドイツ連邦共和国特許出願公開第10348645号明細書に開示されているシャーシステーは実用車の車軸と車両上部構造との間の長手方向リンク、すなわちトレーリングアームとして使用される。この場合、アキシャルジョイントは車両上部構造に取り付けられている。従来公知の汎用の、リジッドアクスルを案内するためのアクスルコンセプトはアクスル側に、すなわち車軸側にモレキュラジョイントを有しており、このモレキュラジョイントではジョイントスタッドが、シャーシステーの長手方向中心軸線に対して直交する横方向に向けられている。しかし、このようなアクスルコンセプトは車軸の範囲にかなりの構成スペースを必要とする。さらに、シャーシステーのモレキュラジョイントがリジッドアクスルのジオメトリ的(幾何学的)なアクスル中心点に対して間隔を置いて組み付けられることに基づき、シャーシステーにモーメントが発生し、このモーメントは走行運転中に補償されなければならない。その上、最も頻繁に使用されるシャーシステーは両側にモレキュラジョイントを有しており、このことはその製造を全体的に面倒でかつコストのかかるものにしている。
本発明の根底を成す課題は、シャーシステーが小さな構成高さを可能にすると同時に製造が簡単でかつ廉価となるような、実用車に用いられるリジッドアクスルを提供することである。
この課題は本発明によれば、請求項1の特徴部に記載の特徴、すなわち少なくとも車軸側でシャーシステーに、該シャーシステーを車軸に結合するためのそれぞれ1つのアキシャルスタッドが挿入されていることにより解決される。
本発明の別の構成は請求項2以下に記載されている。
1つの共通の平面に1つの三角形を形成する2つの個々のシャーシステーが設けられており、該シャーシステーの端部でそれぞれ1つのジョイントが、一方では車両上部構造に、他方では車軸にそれぞれ結合されている形式の、実用車に用いられるリジッドアクスルは、本発明によれば、少なくとも車軸側でシャーシステーに、該シャーシステーを車軸に結合するためのそれぞれ1つのアキシャルスタッドが挿入されているように改良される。
本発明のこのような解決手段の特別な利点は次の点に認められる。すなわち、車軸とシャーシステーとを結合するためのモレキュラジョイントを用いた解決手段の場合にそうであるよりも小さな構成スペースしか必要とならない。シャーシステーを車軸に結合するために必要となるフランジは、同じくその構成高さの点で低減され得る。それどころか、シャーシステーのための取付け点を直接に車軸に組み込むことが可能となる。このような構成はモレキュラジョイントを用いた場合には実現不可能である。車軸の範囲における構成高さの低減により、本発明による解決手段を用いると、たとえば車両を全体的に低く設置することが可能となる。さらに、リジッドアクスルのための本発明によるシャーシステーの単純化に基づき、種々異なる使用事例のために単一の構成部分および構成アッセンブリを使用することができる。これによって、少数の規格構成部分の実現を可能にする組立てキッドシステムを提供することができる。したがって、著しい単純化と共に、決定的なコスト利点も得られる。
本発明の第1の実施態様では、シャーシステーの幾何学的な、すなわちジオメトリ的な長手方向中心軸線の交点が、そのニュートラル位置において、車軸の幾何学的な、すなわちジオメトリ的な車軸中心点もしくは車軸の中心線のすぐ近くに位置している。リジッドアクスルへの本発明によるシャーシステーの結合のこのような構成に基づき、自動車の運転時のシャーシサスペンションの構成部分における不都合なモーメントを回避するか、または少なくとも決定的に減少させることができる。このことは、シャーシステーの機械的な負荷が全体的に減じられることを意味する。この場合、シャーシステーの結合部をできるだけ車軸中心点の近くもしくは車軸の中心線の近くに設けるという思想が採用される。車両長手方向においてこの交点の少しだけ手前または少しだけ背後に設置された配置もこれに属するものと解釈され得る。
シャーシステーのジオメトリ的な長手方向中心軸線の交点が、そのニュートラル位置において、車軸のジオメトリ的な車軸中心点もしくは車軸の中心線の鉛直方向上方に位置していると、ジオメトリ的な長手方向中心軸線の交点と関連して前で既に述べた利点と同じ利点を達成することができる。上に挙げたこれらの構成を用いると、それぞれシャーシステーの構成位置および特にその車軸側のジョイントの取付けが車軸の車軸中心点もしくは中心線のできるだけ近傍へ近付けられる。
本発明の別の有利な実施態様では、シャーシステーのアキシャルスタッドと共に形成されたアキシャルジョイントのアキシャルスタッドのジョイントボールの中心点が、鉛直方向で車軸のジオメトリ的な中心線を通って延びる1つの平面に位置している。このような構成では、シャーシステーの長手方向中心軸線のジオメトリ的な交点が、たしかに自動車のリジッドアクスルの背後に配置されているが、しかしこの場合には、ピッチング運動、すなわち車両横方向軸線を中心とした車両上部構造の旋回を十分に阻止することができるか、または少なくとも顕著に減少させることができるという利点が得られる。さらに前記解決手段提案の範囲にある別の実施態様では、アキシャルスタッドのジョイントボールの中心点が、鉛直方向で車軸のジオメトリ的な中心線を通って延びる平面に対して小さな間隔を有していてよい。
一緒になって幾何学的な三角形を形成する前記シャーシステーが、互いに45〜60゜の角度を成していると有利である。シャーシステーの互いに相対的な配置のこの範囲では、シャーシステーが1つの三角形リンクを形成している。この三角形リンクは実用車のリジッドアクスルの最適な長手方向支持をも横方向支持をも可能にする。このようなアクスルガイドを用いると、手間のかかる付加的な構成部分、たとえばパナールロッドを節約することができる。
実用車に用いられる本発明によるリジッドアクスル全体のアクスルガイドの単純化に関しては、本発明の極めて有利な改良形ではさらに、シャーシステーが、全体的に鋳造から製造された1つの棒状体またはロッド状体を有しており、該棒状体またはロッド状体が、少なくともその一方の端部に形成されたジョイントハウジングを備えていることが提案される。このようなシャーシステーの製作は公知の鍛造構成に比べて決定的に単純化されている。さらに、本発明のこのような構成により、個別構成部分の点数を相応して減少させることができる。特に有利には、鋳造体のためには、球状黒鉛鋳物が適している。すなわち、この材料は最適な強度と共に潤滑特性をも有しているので、これによってシャーシステーの棒状体またはロッド状体に直接にジョイントハウジングを一体成形することが可能となる。
この思想に従って、さらに、アキシャルスタッドが、シャーシステーの、ジョイントハウジングとして形成された部分に直接に挿入されていることが提案される。これによって、アキシャルスタッドは直接にジョイントハウジング内にも支承されている。この場合、既に述べた球状黒鉛の特性が、支承個所の潤滑を、制限された規模で可能にするための重要な役割を果たす。これによって、アキシャルスタッドの極めて丈夫でかつ単純に形成された支承部を提供することができる。この支承部はさらに極端に摩擦が少なく形成されている。
しかし、本発明によるリジッドアクスルのシャーシステーに課せられた要求に応じて、ジョイントハウジング内に、アキシャルスタッドのジョイントボールを収容するためのプラスチックまたは金属から成る少なくとも1つの支承シェルを挿入することが望ましくなるか、または必要となる場合もある。
さらに、アキシャルスタッドがシャーシステーのジョイントハウジング内に直接に支承されている場合にも、アキシャルスタッドが支承シェル内部に支承されている場合にも、付加的にジョイントハウジング内に少なくとも1つの減衰エレメントを導入することが可能である。有利にはエラストマ材料、たとえばゴムから成っている前記減衰エレメントは、このようなシャーシステーの互いに相対的に運動可能な個別構成部分の振動を吸収するために適している。
前で挙げたアキシャルスタッド支承の実施態様はそれぞれさらに、ジョイントハウジングまたは支承シェル内に設けられた滑り層によってその摩擦特性の点で改善され得る。
本発明のさらに別の思想は、三角形リングを形成する前記シャーシステーも、該シャーシステーの高さ位置とは異なる高さ位置で一方では車軸に、他方では車両上部構造にそれぞれ取り付けられた付加的な長手方向リンクもしくはトレーリングアームも、アキシャルジョイントとして形成された各1つのジョイントを介して車軸に取り付けられていることにある。これによって、本発明の原理は、三角形リンク配置形式のシャーシステーの冒頭で説明した構成のためだけに使用され得るのではなく、実用車のリジッドアクスルを案内するための別のリンクにも転用可能となる。
シャーシステーに設けられた各1つのアキシャルジョイントを有する前記構成の他に、シャーシステーの両側にそれぞれ1つのアキシャルジョイントが設けられているような解決手段も本発明の枠内にある。
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。ただし本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、図示の実施例は本発明の原理を説明するために役立つに過ぎない。図面中、同一の構成部分または同種類の構成部分は同じ符号で示されている。本発明の機能形式を分かり易くするために、図面には、本発明のために重要ではない構成部分の図示を省略した、極めて簡素化された原理図が示されている。しかし、このことは、これらの省略された構成部分が本発明による解決手段において存在していないことを意味するものではない。
実用車に用いられるリジッドアクスルを上から見た平面図である。 図1に示したリジッドアクスルを図1の矢印IIの方向で見た図である。 リジッドアクスルを図2の矢印IIIの方向で見た、つまり車両の下側から見た図である。 本発明によるリジッドアクスルにおけるシャーシステーの配置の第1の実施態様を示す概略図である。 本発明によるリジッドアクスルにおけるシャーシステーの配置の第2の実施態様を示す概略図である。 本発明によるリジッドアクスルにおける使用のためのシャーシステーの個別部分を示す断面図である。
図1には、リジッドアクスルを車両上側から、すなわち上方から見た図が示されている。このリジッドアクスルは、一緒になって1つの共通の平面に1つの三角形を描くように張設された2つのシャーシステー1,2を有している。シャーシステー1,2はそれぞれその両端部に各1つのジョイントを有している。図1には、シャーシステー1,2のアクスル側、つまり車軸側のジョイント3,4が示されている。シャーシステー1,2の、車両上部構造7に組み付けられた、反対の側に位置するジョイント5,6はこの図面では見えていない。車両上部構造7はこの場合、それ自体閉じたフレーム(シャーシ)して形成されている。シャーシステー1,2のジョイント3,4のアキシャルスタッドは、車軸8に組み付けられたフランジ内にねじ込まれている。シャーシステー1,2の取付け部とは異なる高さ位置において、車軸8の下方にはさらに2つの長手方向リンクもしくはトレーリングアーム17,18が組み付けられている。これらのトレーリングアーム17,18は一方では車軸8に、他方では車両上部構造7にそれぞれ結合されている。さらに、ローリング運動を補償するために、スタビライザ21が働く。
互いに異なる高さ位置で行われた、車軸8におけるシャーシステー1,2ならびにトレーリングアーム17,18の取付けは、図2に示した図面から判る。図2にはさらに矢印Iが書き込まれており、図1はリジッドアクスルをこの矢印Iの方向で見た図である。図2に見えているシャーシステー1のアキシャルジョイント3は、車軸8に固定されたフランジ内に直接にねじ込まれている。シャーシステー1の反対の側は分子継手もしくはモレキュラジョイント5を有している。このモレキュラジョイント5は車両上部構造7に結合されている。図2に示したリジッドアクスルの走行特性を改善するために、このリジッドアクスルはさらにショックアブソーバ26を有している。さらに、車軸8の下方にはスタビライザ21が車軸8に沿って案内されている。このスタビライザ21は結合リンク22とホルダ24とによって車両上部構造7に結合されている。図示の実施例では、トレーリングアーム17が車軸8の下方でアクスル側に同じくアキシャルジョイント19を有している。このアキシャルジョイント19は車軸8に設けられた適当なフランジ内にねじ込まれている。トレーリングアーム17はアキシャルジョイント19とは反対の側には分子継手もしくはモレキュラジョイント(図示しない)を有している。
図3に示したリジッドアクスルの概略図は、図2の矢印IIIの方向で見た図に相当している。図3からは再びスタビライザ21の配置が判る。スタビライザ21はシャーシとして形成された車両上部構造7の、車両方向で見て左側の部分と右側の部分とを互いに結合している。スタビライザ21により、たとえばカーブ通過時に生じるような車軸のねじれが補償される。図3からさらに判るように、トレーリングアーム17,18は各1つのアキシャルジョイント19;20を介して車軸8に設けられた各1つのフランジに取り付けられている。トレーリングアーム17,18は車軸8の下方に組み付けられており、シャーシステー1,2は車軸8の上方に組み付けられているので、図3に示した図では、シャーシステー1,2は完全には見えていない。
図4には、車軸8におけるシャーシステー1の第1の可能な配置が示されている。シャーシステー1はこの場合、ジョイント3を有しており、このジョイント3はアキシャルジョイントとして形成されている。アキシャルジョイント3とは反対の側では、シャーシステー1はモレキュラジョイント5を有している。シャーシステー1のアキシャルジョイント3のアキシャルスタッド9はその変位されていない位置では、シャーシステー1の長手方向中心軸線10に対して同軸的に延びる長手方向中心軸線を有している。しかし、アキシャルスタッド9はそのニュートラルな組込み位置において、シャーシステー1の長手方向中心軸線10に対して角度を持って配置されていてもよい。
図4に示したシャーシステー1の取付けの特別な点は次のことにある。すなわち、この場合、車軸8に設けられたフランジ28におけるアキシャルスタッド9の取付けは、車軸中心点Mの上方におけるシャーシステー1の長手方向中心軸線10の延長線が車軸8の中心線11との交点Sを有するように行われる。
車軸8におけるシャーシステー1のこのような取付けに基づき、シャーシステー1を介して車軸の最適な案内が達成されるが、このことは、図5に示した車軸8におけるシャーシステー1の取付けの別の変化実施例を用いても可能である。この場合、シャーシステー1は、ボールスタッドとして形成されたアキシャルスタッド9のジョイントボール中心点Mが直接に車軸8の中心線11と合致して、1つの共通の平面への投影図で見てジオメトリ的な車軸中心点Mのすぐ近くに位置するように車軸8に取り付けられる。アキシャルスタッド9はやはり車軸8のフランジ28に取り付けられる。図4および図5には、シャーシステー1,2の拡開された配置を表すために、有利には45〜60゜である角度αが書き込まれている。本実施例ではα=50゜である。簡単化の理由から、図4および図5には、対称的に配置された両シャーシステー1,2のうちのそれぞれ一方しか図示されていない。
図6には、本発明によるリジッドアクスルにおける使用のためのシャーシステー1の特に有利な変化実施例の可能な構造が示されている。この場合に注目すべき点は、シャーシステー1が全体的に単一部分から成る鋳造構成部分から成っていることである。このためには材料として球状黒鉛材料が使用される。シャーシステー1の端部には、ロッド状体12に続いてそれぞれジョイントハウジング13;14が一体成形されている。したがって、ロッド状体12とジョイントハウジング13,14とから成るシャーシステー1はワンピースの一体の構成部分として1回の鋳造で製造され得る。図6に断面図で簡略化されて図示されたシャーシステー1を例にとって、ジョイント3,5の構造について詳しく説明する。ジョイント3はアキシャルジョイントとして形成されている。このアキシャルジョイントはアキシャルスタッド9を有している。ジョイントボール15を有するこのアキシャルスタッド9はジョイントボール15と共にシャーシステー1のジョイントハウジング13に設けられた適当な切欠き内に直接に挿入されているので、この場合、支承シェルが不要となっている。振動を減衰しかつ弾性的な特性を改善するためには、ジョイントハウジング13に切欠きが設けられていて、この切欠き内に減衰エレメント16が嵌め込まれている。ジョイントハウジング13のハウジング開口を閉鎖するためには、閉鎖リング29が役立つ。この閉鎖リング29の内周面は直接にジョイントボール15に当て付けられるので、やはりジョイントボール15のための金属製の受けを形成する。閉鎖リング29の、ジョイントボール15とは反対の側は肩部を有しており、この肩部にはジョイントハウジング13に設けられた変形加工区分30が当て付けられる。この変形加工区分30の変形加工はボールジョイント構成部分の組付け後に行われる。しかし、閉鎖リング29を別の手段でジョイントハウジング13内に位置固定することもできる。その例としては、たとえば螺合が挙げられる。さらに閉鎖リング29の外周面には、ジョイントハウジング13の外部で溝が設けられており、この溝は内部のジョイント構成部分をシールするシールベローズ31の第1の縁部を当て付けるために働く。シールベローズ31の第2の縁部は直接にアキシャルスタッド9に接触している。シールベローズ31の両縁区分は位置固定およびシール作用の改善のために、緊締リング(図示しない)を用いて前記構成部分に位置固定されている。アキシャルスタッド9を車軸8に設けられた接続フランジ28に結合するためには、アキシャルスタッド9の端部側が接続ねじ山32を有している。アキシャルジョイント3とは反対の側においてシャーシステー1にはモレキュラジョイント5が設けられている。このモレキュラジョイント5は、ほぼ円筒状のジョイントハウジング14により特徴付けられている。ジョイントハウジング14に加工成形された貫通孔内には、エラストマ体33が挿入されている。本実施例では多層でかつ支持特性の改善のための中間層を備えている前記エラストマ体33は、接続スタッド34を収容している。この接続スタッド34はこの場合、円筒状スタッドとして形成されている。図示のモレキュラジョイントにおいて重要となるのは、接続スタッド34が、シャーシステー1の長手方向中心軸線10に対して直交する横方向に延びる長手方向中心軸線を有していることである。このことは、モレキュラジョイントおよび該モレキュラジョイントの、車軸もしくは車両上部構造における取付け部のために特徴的である。
1 シャーシステー
2 シャーシステー
3 ジョイント
4 ジョイント
5 ジョイント
6 ジョイント
7 車両上部構造(シャーシ)
8 車軸
9 アキシャルスタッド
10 シャーシステーの長手方向中心軸線
11 車軸の中心線
12 ロッド状体
13 ジョイントハウジング
14 ジョイントハウジング
15 ジョイントボール
16 減衰エレメント
17 トレーリングアーム
18 トレーリングアーム
19 アキシャルジョイント
20 アキシャルジョイント
21 スタビライザ
22 結合リンク
23 結合リンク
24 ホルダ
25 ホルダ
26 ショックアブソーバ
27 ショックアブソーバ
28 フランジ
29 閉鎖リング
30 変形加工区分
31 シールベローズ
32 接続ねじ山
33 エラストマ体
34 接続スタッド

Claims (11)

  1. 実用車に用いられるリジッドアクスルであって、1つの共通の平面に1つの三角形を形成する2つの個々のシャーシステー(1,2)が設けられており、該シャーシステー(1,2)の端部でそれぞれ1つのジョイント(3,4,5,6)が、一方では車両上部構造(7)に、他方では車軸(8)にそれぞれ結合されている形式のものにおいて、少なくとも車軸側でシャーシステー(1,2)に、該シャーシステー(1,2)を車軸(8)に結合するためのそれぞれ1つのアキシャルスタッド(9)が挿入されていることを特徴とする、実用車に用いられるリジッドアクスル。
  2. シャーシステー(1,2)のジオメトリ的な長手方向中心軸線(10)の交点(S)が、そのニュートラル位置で、車軸(8)のジオメトリ的な車軸中心点(M)もしくは車軸(8)の中心線(11)のすぐ近くに位置している、請求項1記載のリジッドアクスル。
  3. シャーシステー(1,2)のジオメトリ的な長手方向中心軸線(10)の交点(S)が、そのニュートラル位置で、車軸(8)のジオメトリ的な車軸中心点(M)もしくは車軸(8)の中心線(11)の鉛直方向上方に位置している、請求項1記載のリジッドアクスル。
  4. アキシャルスタッド(9)と共に形成されたアキシャルジョイント(3,4)のアキシャルスタッド(9)のジョイントボールの中心点(M)が、鉛直方向で車軸(8)のジオメトリ的な中心線(11)に沿って延びる1つの平面に位置している、請求項1記載のリジッドアクスル。
  5. 一緒になってジオメトリ的な三角形を形成する前記シャーシステー(1,2)が、互いに45〜60゜の角度を成している、請求項1から4までのいずれか1項記載のリジッドアクスル。
  6. シャーシステー(1,2)が、全体的に鋳造から製造された1つのロッド状体(12)を有しており、該ロッド状体(12)が、少なくともその一方の端部に形成されたジョイントハウジング(13,14)を備えている、請求項1から5までのいずれか1項記載のリジッドアクスル。
  7. アキシャルスタッド(9)が、シャーシステー(1,2)の、ジョイントハウジング(13)として形成された部分に直接に挿入されている、請求項6記載のリジッドアクスル。
  8. ジョイントハウジング(13)内に、アキシャルスタッド(9)のジョイントボール(15)を収容するためのプラスチックまたは金属から成る少なくとも1つの支承シェルが挿入されている、請求項6記載のリジッドアクスル。
  9. ジョイントハウジング(13)内に、エラストマ材料から成る少なくとも1つの減衰エレメント(16)が挿入されている、請求項6または7記載のリジッドアクスル。
  10. ジョイントハウジング(13)または支承シェル内に、少なくとも1つの滑り層が設けられている、請求項6から8までのいずれか1項記載のリジッドアクスル。
  11. 三角形リングを形成する前記シャーシステー(1,2)も、該シャーシステー(1,2)の高さ位置とは異なる高さ位置で一方では車軸(8)に、他方では車両上部構造(7)にそれぞれ取り付けられたトレーリングアーム(17,18)も、アキシャルジョイント(19,20)として形成されたジョイントを介して車軸(8)に取り付けられている、請求項1から10までのいずれか1項記載のリジッドアクスル。
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