JP2004136827A - Steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取機構中の操舵軸に操舵のための軸長方向の移動力を加えるべく、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて駆動されるモータを備える車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵部材の操作(一般的にはステアリングホイールの回転操作)を、操向車輪(一般的には前輪)の舵取りのために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【0003】
このような操舵を行わせるための操舵装置として、近年、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動されるモータの回転力を舵取機構に伝え、該モータの回転力により前述した操舵を補助する構成とした操舵装置(電動パワーステアリング装置)が広く用いられれており、また前記モータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置も一部において実用化されている。
【0004】
この種の操舵装置は、例えば、前記モータの回転運動を直線運動に変換して舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸の軸長方向の移動を左右の操向車輪に伝えて操舵を行わせる構成により実現されており、特に、運動変換の手段として、操舵軸の周面に形成されたねじ溝と該ねじ溝に螺合するナット部材とを備えるねじ機構(ボールねじ機構)を用い、前記モータの回転をナット部材(ボールナット)に伝え、該ナット部材の回転に応じたねじ溝の螺進を利用して操舵軸を移動させる構成が広く採用されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。なお前記操舵軸は、例えば、ラックピニオン式舵取装置におけるラック軸である。
【0005】
【特許文献1】
実用新案登録第2590791号公報
【特許文献2】
特公平3−15591号公報
【特許文献3】
特開平8−207796号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
さて、前記特許文献1、2、3に開示された操舵装置は、前記モータの回転をナット部材に伝える伝動系の構成が相違しており、特許文献1においては、操舵軸としてのラック軸を支持するハウジングの外側に、前記ラック軸と略平行をなすようにモータを配し、該モータの出力端に取り付けた駆動歯車の回転を、中間歯車を介してボールナットの外周に一体形成された従動歯車に伝達する構成となっている。
【0007】
しかしながらこの構成においては、駆動歯車及び従動歯車と中間歯車との間に伝動に伴う歯打ち音が発生し、伝動音が大きいという難点があり、この難点を解消すべく各歯車のバックラッシ調整手段を付設した場合、伝動系の構成が複雑化するという問題がある。
【0008】
また特許文献2においては、操舵軸としてのラック軸を支持するハウジングの外側に、前記ラック軸と略平行をなすようにモータを配し、該モータの出力端に取り付けた駆動歯車をボールナットの外周に設けた大径の従動歯車に噛合させ、モータの回転をボールナットに直接伝達する構成となっている。更に特許文献3においては、操舵軸としてのラック軸を支持するハウジングの外側に、該ラック軸に対して傾斜するようにモータを配し、ハウジングの内部に突出する前記モータの出力端に取り付けた傘歯車(駆動歯車)をボールナットの外周に設けられた傘歯車(従動歯車)に噛合させ、モータの回転をボールナットに直接伝達する構成となっている。
【0009】
これらの構成によれば、中間歯車を備えていないことから、駆動歯車と従動歯車との間のバックラッシを、例えば、モータの取り付け位置の調整により容易に適正化することができ、伝動音の低減を図ることができる。しかしながら特許文献2の構成においては、大径の従動歯車の収納位置においてハウジングが大径となり、また特許文献3の構成においては、傾斜を有して取り付けたモータの尾部がハウジングの外側に大きく突出するため、舵取機構周辺の限られたスペース内への配設が難しいという問題がある。
【0010】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵に応じて駆動されるモータから舵取機構中の操舵軸への伝動に伴う伝動音を低減することができ、しかも、舵取機構の周辺の限られたスペースにモータを含めて配設が容易な伝動手段を備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、前記操舵軸に外嵌され、該操舵軸の周面に設けたねじ溝に螺合する筒形のナット部材と、該ナット部材の外面に周設された従動歯車と、該従動歯車に噛合され、前記操舵軸と略平行をなす軸回りに回転する駆動歯車と、該駆動歯車に前記モータの回転を伝達するクランク機構とを備えることを特徴とする。
【0012】
本発明においては、操舵軸の周面のねじ溝に螺合するナット部材(ボールナット)の外面に周設された従動歯車に、これと平行をなす軸回りに回転する駆動歯車を噛合させ、この駆動歯車と操舵に応じて駆動されるモータの出力軸とをクランク機構により連結し、前記モータの回転を、クランク機構を介して駆動歯車に伝え、該駆動歯車の回転を従動歯車を備えるナット部材に伝えてナット部材の回転に応じたねじ溝の螺進を利用して操舵軸を移動させて操舵を行わせる。クランク機構を介して駆動歯車に連結されたモータは、前記駆動歯車、ナット部材及び操舵軸と略平行に配設することができ、操舵軸のハウジングの外側に大なる配設スペースを必要としない。またナット部材の従動歯車に対して駆動歯車のみが噛合しており、両歯車間でのバックラッシの適正化により伝動音の低減が可能となる。
【0013】
また第2発明に係る車両用操舵装置は、第1発明におけるクランク機構が、モータの出力軸と一体回転する回転円板の一側面に突設された偏心ピンと、前記駆動歯車又は該駆動歯車と一体回転する回転円板の一側面に突設された偏心ピンと、これらの偏心ピンに両端を連結されたクランクロッドとを備えることを特徴とする。
【0014】
この発明においては、モータの出力軸及び駆動歯車と夫々一体回転する回転円板の一面に偏心ピンを夫々突設し、これらをクランクロッドにより連結して、駆動歯車にモータの回転を伝達するクランク機構を簡素に構成する。駆動歯車側の回転円板は、駆動歯車自体を兼用してもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す車両用操舵装置は、操舵補助用のモータ3の回転力を操舵軸としてのラック軸1に伝え、該ラック軸1を軸長方向に移動させて操舵を補助するラックピニオン式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【0016】
ラック軸1は、円筒形をなすラックハウジングH1 の内部に軸長方向への移動自在に支持され、図示しない車体の左右方向に延設されている。ラックハウジングH1 の両側に突出するラック軸1の両端は、操向車輪としての左右の前輪10,10のナックルアーム11,11に各別のタイロッド12,12を介して連結されており、ラック軸1の両方向の移動によりタイロッド12,12を介してナックルアーム11,11を押し引きし、左右の前輪10,10を転舵せしめる構成となっている。
【0017】
ラックハウジングH1 の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングH2 が連設されており、該ピニオンハウジングH2 の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸2が支持されている。ピニオン軸2は、ピニオンハウジングH2 の上方への突出端のみが図示してあり、この突出端は、コラム軸20を介して操舵部材としてのステアリングホイール21に連結されている。
【0018】
ピニオンハウジングH2 の内部に延設されたピニオン軸2の下部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングH1 内に支持されたラック軸1には、ピニオンハウジングH2 との交叉位置を含めた適長に亘ってラック歯が形成されており、このラック歯が、ピニオン軸2下部の前記ピニオンに噛合させてある。
【0019】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール21が回転操作された場合、該ステアリングホイール21にコラム軸20を介して連結されたピニオン軸2が回転し、この回転が、前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸1の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪10,10が転舵され、ステアリングホイール21の操作に応じた操舵がなされる。
【0020】
このような操舵を補助する操舵補助用のモータ3は、ラックハウジングH1 の中途部外側に突設されたモータブラケット30に、内部のラック軸1と略平行をなすように取り付けてあり、モータブラケット30及びラックハウジングH1 の連通部に後述の如く構成された伝動手段によりラック軸1に伝動構成されている。
【0021】
図2は、操舵補助用のモータ3からラック軸1への伝動手段の構成を示す縦断面図である。モータ3が取り付けられたモータブラケット30は、図示の如くラックハウジングH1 の内部に連通しており、モータブラケット30の内部に突出するモータ3の出力軸31の先端には、回転円板40が同軸的に嵌着固定されている。
【0022】
またラックハウジングH1 の内部には、円筒形をなすボールナット5が、モータブラケット30の連通部の両側に嵌着された一対の玉軸受51,51によりラック軸1と同軸上での回転自在に支持されている。ラック軸1の外周面には、前記ボールナット5の内側を含む適長に亘って半円形断面を有するねじ溝50が形成されており、このねじ溝50とボールナット5の内面に形成された同様のねじ溝とを多数のボールを介して螺合させてボールねじ機構が構成されている。
【0023】
またボールナット5の外周面には、玉軸受51,51による支持部間に従動歯車6が一体形成されており、この従動歯車6は、モータブラケット30との連通部にラック軸1と略平行をなして支持された駆動歯車7に噛合させてある。駆動歯車7の回転軸70の先端部には、モータ3の出力軸31に嵌着された回転円板40と対応するように回転円板41が一体形成されている。
【0024】
図3は、回転円板40,41の連結態様を示す横断面図である。本図に示す如く回転円板40,41の一面には、夫々の軸心から略等長外れた位置に偏心ピン42,43が突設されており、これらの偏心ピン42,43をクランクロッド44により連結し、モータ3からの伝動による一方の回転円板40の回転を、他方の回転円板41、及び駆動歯車7に伝達するクランク機構4が構成されている。
【0025】
以上の構成によりモータ3が回転駆動された場合、この回転は、出力軸31を介して回転円板40に伝えられる。回転円板40が回転した場合、これの一面に突設された偏心ピン42が偏心周上にて変位し、この変位が、クランクロッド44を介して他方の回転円板41の一面に突設された偏心ピン43に伝えられ、該偏心ピン43が偏心周上にて変位し、この変位に伴って回転円板41が回転し、この回転が駆動歯車7に伝達される。
【0026】
駆動歯車7は、ボールナット5外周の従動歯車6に噛合させてあり、駆動歯車7の回転は、従動歯車6を介してボールナット5に伝えられ、該ボールナット5が軸回りに回転する。この回転により、ボールナット5内周のねじ溝に多数のボールを介して螺合するねじ溝50が螺進し、該ねじ溝50が形成されたラック軸1に軸長方向の移動力が付与され、この移動に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
【0027】
このときラック軸1に加えられる移動力(操舵補助力)は、操舵補助用のモータ3の駆動制御により変更される。モータ3の駆動制御は、公知の如く、ステアリングホイール21の操作に応じてコラム軸20に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて決定された制御値を、車速、ヨーレート、横加速度等の走行状態の検出結果に基づいて補正する手順により実現される。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がラック軸1に加えられることとなり、ステアリングホイール21を操作する運転者に良好な操舵感を体感させることができる。
【0028】
本発明に係る車両用操舵装置においては、以上の如く駆動制御される操舵補助用のモータ3からのボールナット5への伝動系に相互に噛合する2つの歯車(駆動歯車7及び従動歯車6)が存在するのみであり、これらの噛合部におけるバックラッシは、組立て段階での両歯車の位置調整により容易に適正化することができ、歯打ち音の発生を抑え、伝動音の低減を図ることができる。
【0029】
またモータ3から駆動歯車7への伝動は、離れた位置間での回転力の伝達を確実に行わせ得るクランク機構4を介してなされており、これにより、図示の如くモータ3をラックハウジングH1 の外側に平行に配置することができる。また、駆動歯車7をボールナット5に近接配置することができ、駆動歯車7に噛合し.ボールナット5に周設される従動歯車6を小径とし、ラックハウジングH1 の対応部位を大径化する必要がなくなる。従って、舵取機構の周囲の配設スペースが限られる場合であっても、モータ3を含めたラックハウジングH1 を支障なく配設することが可能となる。
【0030】
なお以上の実施の形態においては、モータ3の出力軸31に嵌着された回転円板40と駆動歯車7の回転軸70に嵌着された回転円板41とをクランクロッド44により連結してクランク機構4を構成してあるが、出力軸31及び駆動軸70の夫々にクランクアームを取り付け、これらをクランクロッドにより連結してクランク機構を構成してもよい。また駆動歯車7側の回転円板41は、駆動歯車7自体を兼用することができ、該駆動歯車7の一面に偏心ピン43を突設し、この偏心ピン43とモータ3側の回転円板40に突設された偏心ピン42とをクランクロッド44により連結してクランク機構4を構成することも可能である。
【0031】
また以上の実施の形態においては、操舵軸としてのラック軸1を備えるラックピニオン式の電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸を備え、この操舵軸の移動をモータの発生力により補助する構成とした如何なる形式の電動パワーステアリング装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【0032】
また以上の実施の形態においては、モータ3の回転を操舵軸としてのラック軸1の軸長方向の移動に変換するために、ボールナット5を備えるボールねじ機構を用いているが、ボールねじ機構以外のねじ機構を用いてもよい。
【0033】
更に本発明は、舵取機構から機械的に分離された操舵部材を備え、該操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置への適用も可能である。
【0034】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵に応じて駆動されるモータの回転を操舵軸に伝達する伝動系にクランク機構を備えたから、前記モータを操舵軸と平行をなして配設しながら、駆動歯車から従動歯車への直接的な伝動が可能となり、バックラッシの適正化による伝動音の低減と、限られたスペースへのモータを含めての配設とを併せて実現することができる。
【0035】
また、モータの出力軸及び駆動歯車と夫々一体回転する回転円板の一面に夫々突設された偏心ピンをクランクロッドにより連結してクランク機構を構成したから、簡素な構成により確実な伝動を行わせることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用舵取装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】操舵補助用のモータからラック軸への伝動手段の構成を示す縦断面図である。
【図3】回転円板の連結態様を示す横断面図である。
【符号の説明】
1 ラック軸(操舵軸)
2 ピニオン軸
3 モータ
4 クランク機構
5 ボールナット(ナット部材)
6 従動歯車
7 駆動歯車
31 出力軸
40,41 回転円板
42,43 偏心ピン
44 クランクロッド
50 ねじ溝
H1 ラックハウジング
H2 ピニオンハウジング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering system including a motor that is driven in accordance with an operation of a steering member such as a steering wheel so as to apply a moving force in an axial direction for steering to a steering shaft in a steering mechanism.
[0002]
[Prior art]
The steering of the vehicle is performed by operating a steering member (generally, rotating a steering wheel) performed by a driver in the interior of the vehicle compartment, and turning the steering wheel (generally, a front wheel) in the vehicle compartment to steer the steering wheel (generally, the front wheel). This is carried out by transmitting it to an externally arranged steering mechanism.
[0003]
As a steering device for performing such steering, in recent years, a torque of a motor that is rotationally driven based on a detection result of a steering torque applied to a steering member is transmitted to a steering mechanism, and the torque of the motor described above is used. A steering device (electric power steering device) configured to assist the steering is widely used, and a steering device configured to perform steering only by the rotational force of the motor, a so-called steer-by-wire steering device is also used. Some have been put to practical use.
[0004]
This type of steering device converts, for example, the rotational motion of the motor into a linear motion and transmits the linear motion to a steering shaft in a steering mechanism, and transmits the axial movement of the steering shaft to left and right steering wheels to perform steering. In particular, a screw mechanism (ball screw mechanism) including a screw groove formed on the peripheral surface of the steering shaft and a nut member screwed into the screw groove is provided as a motion conversion means. A configuration is widely used in which the rotation of the motor is transmitted to a nut member (ball nut) and the steering shaft is moved by using the screw advance of a thread groove according to the rotation of the nut member (for example, Patent Document 1). 1, 2, 3). The steering shaft is, for example, a rack shaft in a rack and pinion type steering device.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Registration No. 2590791 [Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 3-15591 [Patent Document 3]
JP-A-8-207796
[Problems to be solved by the invention]
The steering devices disclosed in
[0007]
However, in this configuration, there is a disadvantage that a gear rattling sound is generated between the driving gear and the driven gear and the intermediate gear due to the transmission, and the transmission noise is large, and in order to solve this difficulty, the backlash adjusting means of each gear is provided. When attached, there is a problem that the configuration of the transmission system becomes complicated.
[0008]
Further, in Patent Document 2, a motor is disposed outside a housing that supports a rack shaft as a steering shaft so as to be substantially parallel to the rack shaft, and a drive gear attached to an output end of the motor is a ball nut. It is configured to mesh with a large-diameter driven gear provided on the outer periphery and directly transmit the rotation of the motor to the ball nut. Further, in
[0009]
According to these configurations, since no intermediate gear is provided, the backlash between the drive gear and the driven gear can be easily optimized by, for example, adjusting the mounting position of the motor, and the transmission noise can be reduced. Can be achieved. However, in the configuration of Patent Document 2, the housing has a large diameter at the storage position of the large-diameter driven gear. Therefore, there is a problem that it is difficult to dispose it in a limited space around the steering mechanism.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce transmission noise accompanying transmission from a motor driven in accordance with steering to a steering shaft in a steering mechanism. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering system provided with a transmission means that can be easily arranged including a motor in a limited space around the vehicle.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A vehicle steering apparatus according to a first aspect of the present invention transmits a torque of a motor driven in accordance with an operation of a steering member to a steering shaft in a steering mechanism, and moves the steering shaft in an axial direction. In a vehicle steering device for performing steering, a cylindrical nut member externally fitted to the steering shaft and screwed into a screw groove provided on a peripheral surface of the steering shaft, and provided around the outer surface of the nut member. A driven gear, a drive gear meshed with the driven gear and rotated about an axis substantially parallel to the steering shaft, and a crank mechanism for transmitting rotation of the motor to the drive gear.
[0012]
In the present invention, a driven gear rotating around an axis parallel to the driven gear is meshed with a driven gear provided on the outer surface of a nut member (ball nut) screwed into a thread groove on the peripheral surface of the steering shaft, The drive gear and an output shaft of a motor driven in accordance with steering are connected by a crank mechanism, the rotation of the motor is transmitted to the drive gear via the crank mechanism, and the rotation of the drive gear is provided with a driven gear. The steering is transmitted to the member and the steering shaft is moved by using the screw advance of the thread groove according to the rotation of the nut member, thereby performing the steering. The motor connected to the drive gear via the crank mechanism can be disposed substantially parallel to the drive gear, the nut member and the steering shaft, and does not require a large installation space outside the housing of the steering shaft. . Also, only the drive gear meshes with the driven gear of the nut member, and transmission noise can be reduced by optimizing the backlash between the two gears.
[0013]
Further, in the vehicle steering apparatus according to the second invention, the crank mechanism according to the first invention is configured such that the eccentric pin protrudingly provided on one side of a rotating disk that rotates integrally with the output shaft of the motor, the driving gear or the driving gear. The eccentric pin is provided with an eccentric pin protruding from one side surface of a rotating disk that rotates integrally, and a crank rod having both ends connected to the eccentric pin.
[0014]
In the present invention, an eccentric pin is protruded from one surface of a rotating disk that rotates integrally with a motor output shaft and a driving gear, respectively, and these are connected by a crank rod to transmit the rotation of the motor to the driving gear. The mechanism is simply configured. The rotating disk on the driving gear side may also serve as the driving gear itself.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a vehicle steering system according to the present invention. The vehicle steering system shown in the figure transmits a torque of a
[0016]
The
[0017]
In the vicinity one end of the rack housing H 1, to cross it and the shaft center and the pinion housing H 2 is continuously provided, the inside of the pinion housing H 2, rotatably pinion in the axis around A shaft 2 is supported. The pinion shaft 2, only the protruding end of the upper pinion housing H 2 is Yes illustrated, the protruding end is connected to a
[0018]
At the bottom of the pinion shaft 2 that extends inside the pinion housing H 2, a pinion (not shown) is provided integrally. Further, the
[0019]
With the above configuration, when the
[0020]
[0021]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a transmission means from the
[0022]
The inside of the rack housing H 1, the
[0023]
A driven gear 6 is integrally formed on the outer peripheral surface of the
[0024]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection state of the
[0025]
When the
[0026]
The
[0027]
At this time, the moving force (steering assist force) applied to the
[0028]
In the vehicle steering system according to the present invention, the two gears (the
[0029]
The transmission from the
[0030]
In the above embodiment, the
[0031]
Further, in the above embodiment, the example of application to the rack and pinion type electric power steering device including the
[0032]
In the above embodiment, the ball screw mechanism provided with the
[0033]
Further, the present invention provides a steering device, which is provided with a steering member mechanically separated from the steering mechanism, and performs steering only by the rotational force of a motor driven in accordance with the operation of the steering member. Application to a by-wire type steering device is also possible.
[0034]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the vehicle steering system according to the present invention, since the transmission system for transmitting the rotation of the motor driven in accordance with the steering to the steering shaft is provided with the crank mechanism, the motor is parallel to the steering shaft. Direct transmission from the drive gear to the driven gear is possible while arranging the gears, realizing both the reduction of transmission noise by optimizing the backlash and the arrangement including the motor in a limited space. can do.
[0035]
In addition, a crank mechanism is formed by connecting eccentric pins projecting from one surface of a rotating disk that rotates integrally with the output shaft and the drive gear of the motor by a crank rod, so that a reliable transmission is achieved by a simple configuration. The present invention has an excellent effect, for example, it is possible to make it possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a transmission means from a steering assist motor to a rack shaft.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection state of a rotating disk.
[Explanation of symbols]
1 Rack axis (steering axis)
2
6 Drive
Claims (2)
前記操舵軸に外嵌され、該操舵軸の周面に設けたねじ溝に螺合する筒形のナット部材と、
該ナット部材の外面に周設された従動歯車と、
該従動歯車に噛合され、前記操舵軸と略平行をなす軸回りに回転する駆動歯車と、
該駆動歯車に前記モータの回転を伝達するクランク機構とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。In a vehicle steering apparatus for transmitting a rotational force of a motor driven in accordance with an operation of a steering member to a steering shaft in a steering mechanism and performing steering by moving the steering shaft in an axial direction,
A cylindrical nut member externally fitted to the steering shaft and screwed into a screw groove provided on a peripheral surface of the steering shaft;
A driven gear provided on the outer surface of the nut member;
A driving gear meshed with the driven gear and rotated about an axis substantially parallel to the steering shaft;
A steering mechanism for transmitting a rotation of the motor to the drive gear.
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2002
- 2002-10-18 JP JP2002305031A patent/JP2004136827A/en active Pending
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