JP2016222062A - Driving and braking device of wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動用の電動モータを装備した電動車両に適用する車輪の駆動制動装置に関するものである。 The present invention relates to a wheel drive braking device applied to an electric vehicle equipped with an electric motor for driving.
近年、電動モータを駆動源とする電気自動車やハイブリッド車(以下、これらを総称して「電動車両」と言う)が普及している。このような電動車両には、電動モータを、ホイールの内部に配置した或いはホイールのハブと一体化して同軸で配置した、インホイールモータ式電動車両がある。 In recent years, electric vehicles and hybrid vehicles (hereinafter collectively referred to as “electric vehicles”) using an electric motor as a drive source have become widespread. As such an electric vehicle, there is an in-wheel motor type electric vehicle in which the electric motor is arranged inside the wheel or is integrated with the hub of the wheel and arranged coaxially.
このようなインホイールモータ式電動車両では、電動モータと一体に減速機構を装備して、電動モータの回転を減速してホイールに伝達するようにしたものが多い。これは、高効率で高回転の電動モータを用いながら駆動輪を低回転,高トルクで駆動することができるためである。 Many such in-wheel motor type electric vehicles are equipped with a speed reduction mechanism integrally with the electric motor so that the rotation of the electric motor is reduced and transmitted to the wheel. This is because the drive wheel can be driven at a low rotation and a high torque while using a high-efficiency and high-rotation electric motor.
例えば図2は特許文献1に開示されたインホイールモータ式電動車両の車輪の駆動制動装置を示す縦断面図である。図2に示すように、車輪101のホイール111にインホイールモータ方式で装備された駆動用の電動モータ102と、ホイール111と電動モータ102との間に介装された減速機構103と、ホイール111とが、車軸方向に並んで車体中心側から車体側方に向けてこの順に配置されている。なお、ホイール111にタイヤ112が装着されたものを車輪101とする。
For example, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a wheel drive braking device of an in-wheel motor type electric vehicle disclosed in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 2, an
ホイール111のハブ113はボルト115によって減速機構103の出力軸131と締結され、ハブ113の車体中心側に突出した凸部114の外周及び出力軸131の車体側方に突出した突出部132の外周は軸受106の内輪(インナレース)161に軸支されている。軸受106の外輪(アウタレース)162は電動モータ102及び減速機構103を収容する車体側のケーシング104に支持されている。そして、ケーシング104内の軸受106の外周側に制動機構107が配置されている。
The
しかしながら、特許文献1のような従来の車輪の駆動制動装置にかかる技術では、以下の課題がある。
つまり、上記の技術では、ディスク,シリンダ及ピストン等からなる制動機構107をケーシング104内の軸受106の外周側に配置することにより、装置を軸方向に小型化している。このようにできるのは、軸受106の内側に配置される出力軸131の突出部132及びハブ113の凸部114の外径が小さく抑えられているためである。
However, the technology related to the conventional wheel driving and braking device such as Patent Document 1 has the following problems.
In other words, in the above technique, the device is downsized in the axial direction by disposing the
しかし、例えば操舵輪である前輪を駆動する前輪駆動車の場合などは、ステアリングの操作力が増加するため、これを軽減するために、ホイール111の凸部114が拡径〔例えばホイール111の最大外径(リム径)の半分程度まで拡径〕されたものが増加している。このような凸部の外径が大きいホイールの場合、軸受106が大径になりケーシング104内の軸受106の外周側のスペースが縮小し、制動機構107を内蔵することが困難になり、装置を径方向に大型化させなくてはならなくなる。
However, for example, in the case of a front-wheel drive vehicle that drives a front wheel that is a steered wheel, the steering operation force increases. To reduce this, the
本発明は、上記の課題を解決しようとするもので、ホイールのハブの車体中心側に突出した凸部の外径が大きい場合であっても、装置の大きさを径方向及び軸方向に抑えることができるようにした、車輪の駆動制動装置を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve the above-described problem, and suppresses the size of the device in the radial direction and the axial direction even when the outer diameter of the convex portion protruding toward the vehicle body center side of the wheel hub is large. It is an object of the present invention to provide a wheel drive braking device that can be used.
(1)上記の目的を達成するために、本発明の車輪の駆動制動装置は、電動車両に装備された車輪のホイールにインホイール式に装備された駆動用の電動モータと、前記ホイールと前記電動モータとの間に介装されると共に前記ホイールに連結された出力用内歯ギヤを有し回転速度を変更可能な動力伝達機構と、前記車両の車体に前記ホイールを回転自在に支持する軸受と、前記ホイールに制動力を付与する制動機構とを備えた、車輪の駆動制動装置であって、前記電動モータ,前記動力伝達機構,及び前記ホイールのハブが、前記車輪の車軸方向に沿って車体中心側から車体側方に向けてこの順に配置され、前記出力用内歯ギヤと前記ハブとが前記車軸方向に沿って隣接し、前記出力用内歯ギヤの外周部と前記ハブとを動力連結する連結部材が装備され、前記軸受及び前記制動機構は、前記連結部材の外周側において、前記車軸方向に沿って並設されていることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the wheel drive braking device of the present invention includes a drive electric motor mounted in-wheel on a wheel of a wheel mounted on an electric vehicle, the wheel, A power transmission mechanism that is interposed between the electric motor and has an output internal gear connected to the wheel and that can change the rotation speed, and a bearing that rotatably supports the wheel on the vehicle body of the vehicle A braking mechanism for applying a braking force to the wheel, wherein the electric motor, the power transmission mechanism, and the hub of the wheel are arranged along an axle direction of the wheel. Arranged in this order from the center of the vehicle body to the side of the vehicle body, the output internal gear and the hub are adjacent to each other along the axle direction, and the outer peripheral portion of the output internal gear and the hub are powered. Connecting part to be connected There is equipped with the bearing and the brake mechanism, the outer peripheral side of the connecting member is characterized by being arranged along the axle direction.
(2)前記連結部材に前記軸受の内輪が形成されていることが好ましい。 (2) It is preferable that an inner ring of the bearing is formed on the connecting member.
(3)前記制動機構は、前記軸受の外輪側に装備されたシリンダと、前記シリンダに内挿され前記シリンダに供給される制動圧に応じて先端が突出するピストンと、前記軸受の内輪の車体中心側に形成されたブレーキディスク面と、を備えていることが好ましい。 (3) The brake mechanism includes a cylinder mounted on the outer ring side of the bearing, a piston that is inserted into the cylinder and protrudes at a tip in response to a braking pressure supplied to the cylinder, and a vehicle body of the inner ring of the bearing And a brake disc surface formed on the center side.
本発明によれば、動力伝達機構の出力用内歯ギヤとホイールのハブとを動力連結する連結部材を、これらの外周側に配置しているので、装置の軸方向寸法の増大を抑制することができる。また、軸受と制動機構とを、連結部材の外周側において車軸方向に沿って並設しているので、装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。また、軸受と制動機構とを車軸方向に並設しているので、装置の径方向寸法を抑えつつ軸受の径を増大することができ、ホイールのハブの車体中心側に突出した凸部の外径が大きい場合にも、収容が可能になる。 According to the present invention, since the connecting member for power-connecting the internal gear for output of the power transmission mechanism and the hub of the wheel is disposed on the outer peripheral side thereof, an increase in the axial dimension of the device is suppressed. Can do. Moreover, since the bearing and the braking mechanism are arranged side by side along the axle direction on the outer peripheral side of the connecting member, an increase in the radial dimension of the device can be suppressed. In addition, since the bearing and the braking mechanism are arranged side by side in the axle direction, the diameter of the bearing can be increased while suppressing the radial dimension of the device, and the outside of the protruding portion that protrudes toward the vehicle body center side of the wheel hub. Even when the diameter is large, accommodation is possible.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや、適宜組み合わせることが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof, and can be selected or combined as appropriate.
〔構成〕
図1は車輪のホイールと車軸部についてその車軸中心CLの上半部を示す縦断面図である。本実施形態にかかる車両は、駆動源として電動モータを備えた電動車両(電気自動車やハイブリッド車)である。図1に示すように、車両に装備される駆動用の電動モータ2は、車輪1のホイール11に対して、インホイールモータ方式で、即ち、ホイール11の内方に同軸に配置されて装備されている。なお、ホイール11に図示しないタイヤが装着されたものを車輪1とする。
〔Constitution〕
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an upper half portion of an axle center CL of a wheel and an axle portion of the wheel. The vehicle according to the present embodiment is an electric vehicle (an electric vehicle or a hybrid vehicle) provided with an electric motor as a drive source. As shown in FIG. 1, the
ホイール11と電動モータ2との間には、回転速度を変更可能な動力伝達機構3Aとして、変速機構3と出力用内歯ギヤ31とが装備されている。変速機構3は、電動モータ2と共にケーシング(アクスルケース)4の内部に収容可能な小型のものを適用する必要があり、例えば、マルチディスク変速機構が好適である。変速機構3の出力回転は、出力用内歯ギヤ31からホイール11側に出力される。また、電動モータ2,動力伝達機構3A及びホイール11のハブ12が、車軸方向(車軸中心CLの方向)に沿って車体中心側(車体内側)ISから車体側方(車体外側)OSに向けてこの順に配置されている。
Between the
なお、マルチディスク変速機構は、例えば特許第4668307号公報や特許第5683748号公報や等に開示された公知の変速機構である。このマルチディスク変速機構は、図示しないが、電動モータ2の出力軸21に同軸連結された入力軸と、入力軸に平行配置された出力軸と、入力軸に設けられた円板状の入力ディスクと、出力軸に設けられ入力ディスクと重合するように配置された円板状の出力ディスクと、を備えている。
The multi-disk transmission mechanism is a known transmission mechanism disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4668307 and Japanese Patent No. 5683748. Although not shown, this multi-disc transmission mechanism includes an input shaft that is coaxially connected to the
そして、入力ディスクと出力ディスクとの重合領域のうち、入力軸の軸心と出力軸の軸心を結ぶ軸心連結線上に沿って移動可能な押圧手段を備えている。押圧手段を要求変速比に応じた位置に移動させて、両ディスクを弾性変形させて圧接するように押圧することにより、両ディスク間にトルク伝達接触部が形成され、押圧手段による両ディスク間の押圧を解除すると両ディスクの弾性復元力によりトルク伝達が遮断される。 In the overlapping region of the input disk and the output disk, there is provided pressing means that can move along an axis connecting line that connects the axis of the input shaft and the axis of the output shaft. By moving the pressing means to a position corresponding to the required gear ratio and pressing both disks so as to be elastically deformed and pressed, a torque transmission contact portion is formed between the two disks, and between the two disks by the pressing means When the pressure is released, torque transmission is interrupted by the elastic restoring force of both disks.
このマルチディスク変速機構の出力軸に、出力用内歯ギヤ31と噛合する図示しない出力ピニオンが固設されている。したがって、電動モータ2の回転は、変速機構3でトルク伝達接触部の位置(ディスクの径方向位置)に応じた変速比で変速されて出力ピニオンから出力用内歯ギヤ31に出力される。
An output pinion (not shown) that meshes with the output
換言すると、マルチディスク変速機構の入出力軸は前述の通り平行配置されているので、車軸中心CLに沿って同軸配置されたモータ2の出力軸21及び入力軸に対して出力軸は偏心して配置されることとなる。このため、マルチディスク変速機構は、比較的大きな径となる出力用内歯ギヤ31と組み合わせる変速機構として好適である。
In other words, since the input / output shafts of the multi-disc transmission mechanism are arranged in parallel as described above, the output shaft is arranged eccentrically with respect to the
また、ベルト・プーリ式の無段変速機の場合は、両プーリの干渉を避けるために入出力軸間の距離を大きくする必要があるが、マルチディスク変速機構の場合、入出力軸間の距離をディスクの半径よりやや大きい程度とすれば良いので軸間距離を短く設定でき、インホイールモータ式駆動機構の変速機構として好適である。 In the case of a belt-pulley type continuously variable transmission, it is necessary to increase the distance between the input and output shafts in order to avoid interference between both pulleys. Can be set to be slightly larger than the radius of the disk, the distance between the axes can be set short, and it is suitable as a speed change mechanism for an in-wheel motor drive mechanism.
出力用内歯ギヤ31とホイール11のハブ12とは、連結部材5によって動力連結されている。連結部材5は、出力用内歯ギヤ31の外周部に動力連結される内歯ギヤ連結部位51と、ハブ12の車体中心側ISに突出した凸部12aに動力連結されるホイールハブ連結部位52と、これらの内歯ギヤ連結部位51とホイールハブ連結部位52とを結合する基部53と備えている。
The output
内歯ギヤ連結部位51は、出力用内歯ギヤ31の外周部に沿った内周を有する円筒状に形成されている。ホイールハブ連結部位52は、本実施形態では、内歯ギヤ連結部位51の車体側方OSから車軸中心CLに向かうように延びた円板状に形成されたディスク状部分52aと、車軸中心CLに沿って形成されたボス部52bとを備えている。ハブ12の凸部12aは孔部12bを有する円環状に形成され、ハブ12の凸部12aは、孔部12bをボス部52bに外嵌され、車体中心側ISに向いた円環状の面12cをディスク状部分52aに当接させ図示しないボルトの締結によって連結されている。
The internal
また、基部53は、その主要部を円板状のホイールハブ連結部位52よりも車体側方OSに突出した円環状に形成されている。この基部53の主要部の車体側方OSへの突出は、ハブ12の凸部12aの外周側の凹んだ空間に位置している。また、内歯ギヤ連結部位51は、この基部53から車体中心側ISに突出するように形成されている。
In addition, the
このような連結部材5の外周側に、出力用内歯ギヤ31及びホイール11をケーシング4に回転自在に支持する軸受6が配置されている。軸受6には、ボール61と内輪62と外輪63とからなるボールベアリングが用いられている。本実施形態では、内輪62が連結部材5の基部53の外周側に基部53と一体に形成されている。また、外輪63は、ボルト41によってケーシング4に結合固定されている。
A
軸受6は、軸方向位置(車軸の中心線CLに沿った方向の位置)としては、出力用内歯ギヤ31よりも車体側方OSへシフトした位置、即ち、ハブ12の外周側の空間内であって、且つ凸部12aの外周面にほぼ沿うような位置に配置されている。したがって、出力用内歯ギヤ31及び内歯ギヤ連結部位51の外周側には、空間が形成されている。本実施形態では、軸受6はボール61を軸方向に1列のみ装備しており、軸受6の軸方向長さが抑えられているので、内歯ギヤ連結部位51の外周側の空間が軸方向にも大きく確保されている。この空間内に制動機構7が配置されている。
The
制動機構7は、ボルト76によって軸受6の外輪63に固定されて回転規制されると共に内歯ギヤ連結部位51を囲繞する円環状のシリンダ71と、このシリンダ71に内挿され、且つシリンダ71の凹部(図示略)に嵌合する凸部(図示略)を有し、シリンダ71の油室72に供給される作動油の油圧(制動圧)に応じて、先端が軸方向(車軸の中心線CLに沿った方向)にストロークする円環状のピストン73と、軸受6の内輪62に形成されたブレーキディスク面74と、ピストン73の先端に装備されたブレーキパッド75と、を備えている。油室72の油圧が高まればピストン73の先端が車体側方OSへストロークし、ブレーキパッド75がブレーキディスク面74に接触する。この結果、ブレーキパッド75とブレーキディスク面74との間の摩擦力は、ピストン73、シリンダ71を経て非回転側である外輪63に伝達されて、内輪62側に制動力を与えることとなる。
このように、シリンダ71を内歯ギヤ連結部位51の外周側に配置すると共に、軸受6の内輪62の車体中心側ISの側面をブレーキディスク面74として利用することにより、内歯ギヤ連結部位51の外周側の空間を効果的に利用することができ、装置の軸方向長さを短縮できることとなる。
The brake mechanism 7 is fixed to the
As described above, the
本実施形態では、外輪63にシリンダ71が装備されるが、シリンダ71は軸受6の外輪63側(非回転側)に装備されればよく、例えばケーシング4に装備してもよい。ブレーキディスク面74も軸受6の内輪62側に形成されていればよい。また、本実施形態では、シリンダ71及びピストン73が円環状に形成されるが、例えば一般的な円筒状のシリンダ71及びピストン73、或いは、円柱状のピストン73のみを複数個に分割して内歯ギヤ連結部位51の外側に沿って円形に断続配置してもよい。
In the present embodiment, the
ピストン73が複数個に分割されれば油室72も同様に分割することになるが、ピストン73が円環状の場合、油室72を円環状にするか、或いは、油室72を複数個に分割して円形に断続配置し、円環状のピストン73の背面に各油室72内を軸方向に移動する個別ピストンを突設するようにしてもよい。
If the
なお、ピストン73の内周及び外周には、油室72内の作動油をシールするシールリング77が装備され、ピストン73の先端のブレーキパッド75が装備される面にも、軸受6のボール61の収容部内の潤滑油をシールするシールリング78が装備される。さらに、軸受6の車体側方OSにも、ボルト41の締結によって外輪63と共にケーシング4に結合固定されるブラケット80を通じて、ボール61の収容部内の潤滑油をシールするシールリング81が装備される。
Note that a
〔作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる車輪の駆動制動装置は、上述のように構成されているので、ホイール11のハブ12の車体中心側に突出した凸部12aの外径が大きい場合にも、装置の軸方向寸法の増大及び装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。
[Action and effect]
Since the wheel drive braking device according to the embodiment of the present invention is configured as described above, the device can be used even when the outer diameter of the
つまり、動力伝達機構3Aの出力用内歯31とホイール11のハブ12とを動力連結する連結部材5を、これらの外周側に配置しているので、装置の軸方向寸法の増大を抑制することができる。
That is, since the connecting
また、連結部材5を外周側に配置し、連結部材5の外周側に軸受6を配置し、さらに軸受6の外周側に制動機構7を配置すると、装置の径方向寸法の増大を招いてしまうが、軸受6と制動機構7とを、連結部材5の外周側において車軸方向(軸中心CLの方向)に沿って並べて配設しているので、軸受6の径をある程度拡大しても装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。
Further, if the connecting
軸受6の径を拡大すれば、軸受6の内周側のスペースが拡径するので、このスペースを利用して外径が大きい凸部12aを収容することができる。近年、ホイール11のハブ12の凸部12aが拡径〔例えばホイール11の最大外径(リム径)の半分程度まで拡径〕されたものが増加しているが、このようなホイール11であっても装着可能になる。
If the diameter of the
また、軸受6の径を拡大すれば、軸受6の個々のボール61の荷重負担が軽減されるので、本実施形態のように軸受のボール61を軸方向に1列のみとすることや、ボール61を軸方向に複数装備する場合もボール61のサイズを小型化でき、軸受6の軸方向長さを抑えることができるため、内歯ギヤ連結部位51の外周側の空間を軸方向にも大きく確保でき、これによっても、軸受6と制動機構7とを車軸方向に沿って並設することを可能としている。
Further, if the diameter of the
〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の構成の一部を適用したり、上記実施形態の構成を適宜変更して実施したりすることができる。
[Others]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A part of structure of the said embodiment is applied in the range which does not deviate from the meaning of this invention, or the said The configuration of the embodiment can be changed as appropriate.
例えば、上記実施形態では、動力伝達機構3Aに、マルチディスク変速機構を装備する例を説明したが、限られたスペースに収容可能なコンパクトな変速機構であればいずれの方式のものでもよい。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
また、変速機構ではなく減速機構を装備してもよい。この場合、例えば、ダブルピニオンタイプの遊星歯車機構を用いて、遊星歯車機構の内歯車(リングギヤ)に実施形態で説明した内歯ギヤ31を適用して、キャリヤを固定し、太陽歯車を減速機構の入力部とし、内歯車を減速機構の出力部として、減速機構を構成することもできる。このような構成の場合、図1に示す変速機構が省略されるため、装置の軸方向寸法を大幅に抑制することができる。
Further, a speed reduction mechanism may be provided instead of the speed change mechanism. In this case, for example, by using the double pinion type planetary gear mechanism, the
また、上記実施形態では、連結部材5に軸受6の内輪62を一体形成して、連結部材5と内輪62とを同一部材としているが、内輪62を連結部材5とは別部材として、連結部材5と一体に連結するように構成してもよい。連結部材5の断面形状も、上記実施形態のものはその一例であり適宜変更可能である。
In the above embodiment, the
1 車輪
2 駆動用の電動モータ
3A 動力伝達機構
3 変速機構
4 ケーシング(アクスルケース)
5 連結部材
6 軸受
7 制動機構
11 ホイール
12 ホイール11のハブ
12a ハブ12の凸部
12b 凸部12aの孔部
21 電動モータ2の出力軸
31 出力用内歯ギヤ
41 ボルト
51 連結部材5の内歯ギヤ連結部位
52 連結部材5のホイールハブ連結部位
52a ホイールハブ連結部位52のディスク状部分
52b ホイールハブ連結部位52のボス部
53 連結部材5の基部
61 ボール
62 内輪
63 外輪
71 シリンダ
72 油室
73 ピストン
74 ブレーキディスク面
75 ブレーキパッド
76 ボルト
77,78 シールリング
80 ブラケット
81 シールリング
CL 車軸中心
IS 車体中心側(車体内側)
OS 車体側方(車体外側)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
OS Side of vehicle body (outside of vehicle body)
Claims (3)
前記電動モータ,前記動力伝達機構,及び前記ホイールのハブが、前記車輪の車軸方向に沿って車体中心側から車体側方に向けてこの順に配置され、
前記出力用内歯ギヤと前記ハブとが前記車軸方向に沿って隣接し、前記出力用内歯ギヤの外周部と前記ハブとを動力連結する連結部材が装備され、
前記軸受及び前記制動機構は、前記連結部材の外周側において、前記車軸方向に沿って並設されている
ことを特徴とする、車輪の駆動制動装置。 An electric motor for driving mounted in-wheel on a wheel of a wheel mounted on an electric vehicle, and an internal gear for output interposed between the wheel and the electric motor and connected to the wheel And a power transmission mechanism capable of changing a rotational speed, a bearing that rotatably supports the wheel on a vehicle body of the vehicle, and a braking mechanism that applies a braking force to the wheel. Because
The electric motor, the power transmission mechanism, and the wheel hub are arranged in this order from the vehicle body center side to the vehicle body side along the axle direction of the wheel,
The output internal gear and the hub are adjacent to each other along the axle direction, and a connecting member that power-connects the outer peripheral portion of the output internal gear and the hub is equipped.
The wheel drive braking device according to claim 1, wherein the bearing and the braking mechanism are arranged in parallel along the axle direction on an outer peripheral side of the connecting member.
ことを特徴とする、請求項1記載の車輪の駆動制動装置。 The wheel driving and braking device according to claim 1, wherein an inner ring of the bearing is formed on the connecting member.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車輪の駆動制動装置。 The brake mechanism includes a cylinder mounted on the outer ring side of the bearing, a piston that is inserted into the cylinder and projects a tip in response to a brake pressure supplied to the cylinder, and on the vehicle body center side of the inner ring of the bearing. Formed brake disc surface, and
The wheel drive braking device according to claim 1, wherein the wheel drive brake device is provided.
Priority Applications (1)
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JP2015108906A JP6548456B2 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Wheel drive braking system |
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