JP2013217459A - Reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力軸の回転を遊星機構により減速して出力軸に伝達する減速機に関する。 The present invention relates to a speed reducer that decelerates rotation of an input shaft by a planetary mechanism and transmits it to an output shaft.
プリンタや複写機、ファクシミリ等の事務機では、一般に、駆動部のコンパクト化のために高速回転の小型モータを使用しているので、そのモータと被駆動部との間に組み込む減速機としては、コンパクトで減速比が大きいものが求められる。また、事務機はオフィスで使用されるため、事務機に組み込まれる減速機は低騒音であることも求められる。 In office machines such as printers, copiers, and facsimile machines, a small motor that rotates at high speed is generally used to reduce the size of the drive unit. Therefore, as a speed reducer built between the motor and the driven unit, A compact and large reduction ratio is required. In addition, since the office machine is used in an office, the reduction gear incorporated in the office machine is also required to have low noise.
これに対し、特許文献1では、入力軸と、出力軸と、入力軸の外周に設けられる軸受構造の反転機構および遊星機構(第1および第2のトラクションドライブ)と、反転機構および遊星機構の外輪と内輪の両方と転接する(外輪と内輪とで挟圧される)ボールを自転可能に保持する保持器とを備え、その内輪どうしおよび外輪どうしを接続し、反転機構の保持器を静止部材(ケーシング)に固定し、遊星機構の保持器を出力軸に固定して、入力軸が回転したときに、反転機構のボールの自転により反転機構と遊星機構の外輪を一体に入力軸と逆方向に回転させ、遊星機構のボールの公転を保持器を介して出力軸に伝達するようにした減速機(トラクションドライブ変速機)が提案されている。
On the other hand, in
この構成によれば、遊星機構のボールの公転が外輪の逆回転によって一部相殺され、その分出力軸の回転が遅くなるため大きな減速比が得られるし、反転機構と遊星機構が軸方向で互いに隣接するように設けられているので、コンパクト性も確保できる。しかも、反転機構と遊星機構にそれぞれの外輪と内輪の両方と転接するボールを用いたトラクションドライブ方式としたので、各機構に歯車を用いる場合に比べて騒音の少ないものとなっている。 According to this configuration, the revolution of the ball of the planetary mechanism is partially offset by the reverse rotation of the outer ring, and the rotation of the output shaft is slowed accordingly, so that a large reduction ratio is obtained, and the reversing mechanism and the planetary mechanism are axially Since they are provided adjacent to each other, compactness can be ensured. In addition, since the traction drive system uses balls that are in rolling contact with both the outer ring and the inner ring for the reversing mechanism and the planetary mechanism, the noise is less than when using gears for each mechanism.
ところで、上記特許文献1に記載された減速機は、上述したようにコンパクトで大きな減速比が得られ、しかも低騒音のものとなっているが、反転機構のボールは固定された保持器によって入力軸まわりの公転を拘束された状態で自転し、遊星機構のボールは保持器を公転方向に押し動かしながら自転するので、各機構のボールと保持器との間で滑りによる発熱が生じ、トルク損失が大きくなりやすいという問題がある。
By the way, the speed reducer described in
また、遊星機構のボールの公転を保持器を介して出力軸に伝達しており、そのボールは一般に保持器のポケットにある程度の隙間をもって組み込まれるため、その両者間での回転伝達の遅れにより、入力軸から出力軸への回転伝達の応答が遅くなる問題もある。 In addition, the revolution of the ball of the planetary mechanism is transmitted to the output shaft through the cage, and since the ball is generally incorporated into the pocket of the cage with a certain gap, due to the delay in the rotation transmission between the two, There is also a problem that the response of rotation transmission from the input shaft to the output shaft becomes slow.
そこで、本発明の課題は、トラクションドライブ方式の減速機において、トルク損失を抑えてトルク伝達効率を向上させるとともに、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性を向上させることである。 Therefore, an object of the present invention is to improve torque transmission efficiency by suppressing torque loss and improve responsiveness of rotation transmission from an input shaft to an output shaft in a traction drive type speed reducer.
上記の課題を解決するため、本発明は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸の径方向外側に配される回転リングと、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸まわりの公転を拘束された状態で入力軸および回転リングと転接して自転する複数の自転ローラを有する反転機構と、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸および回転リングと転接して自転しながら入力軸のまわりに公転する複数の遊星ローラを有する遊星機構と、前記遊星ローラを自転可能に支持し、前記出力軸に固定されるキャリアとを備え、前記入力軸が回転したときに、前記自転ローラの自転により回転リングを入力軸と逆方向に回転させ、前記遊星ローラの公転をキャリアを介して出力軸に伝達する減速機において、前記自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させる構成(第1の構成)と、前記遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させる構成(第2の構成)の少なくとも一方を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention is provided between an input shaft, an output shaft, a rotating ring disposed radially outside the input shaft, and the input shaft and the rotating ring. A reversing mechanism having a plurality of rotation rollers that rotate and rotate in contact with the input shaft and the rotation ring in a state in which the surrounding revolution is constrained, and is provided between the input shaft and the rotation ring, and rotates between the input shaft and the rotation ring. A planetary mechanism having a plurality of planetary rollers that revolve around the input shaft while rotating in contact with the planetary roller, and a carrier that supports the planetary roller so as to rotate and is fixed to the output shaft, and the input shaft is rotated. When the rotation of the rotation roller rotates the rotation ring in the direction opposite to the input shaft, and the rotation of the planetary roller is transmitted to the output shaft through the carrier, the rotation roller is rotated in the rotation direction of the input shaft. Configuration for rolling contact on the stationary member (the first configuration) was employed at least one component which rolling contact with the planetary rollers to the carrier at its revolving direction (second configuration).
すなわち、反転機構と遊星機構をトラクションドライブ方式とした減速機において、その反転機構の自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させたり、遊星機構の遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させたりすることにより、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止し、トルク損失を抑えられるようにしたのである。また、第2の構成では、遊星ローラをキャリアと隙間なく組み込むことができるので、遊星ローラとキャリアの間での回転伝達の遅れをなくすことができる。 That is, in a speed reducer using a reversing mechanism and a planetary mechanism as a traction drive system, the rotating roller of the reversing mechanism is brought into contact with a stationary member in the rotation direction of the input shaft, or the planetary roller of the planetary mechanism is used as a carrier in the revolving direction By making rolling contact, heat generation due to slippage between these members is prevented, and torque loss can be suppressed. Further, in the second configuration, the planetary roller can be assembled with the carrier without any gap, so that a delay in rotation transmission between the planetary roller and the carrier can be eliminated.
前記第1の構成を採用する場合は、具体的には、前記自転ローラの一端部の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記静止部材に設けた係合部に前記入力軸の回転方向で当接させることにより、前記自転ローラを転がり軸受を介して静止部材に転接させるようにするとよい。あるいは、前記静止部材に前記入力軸と平行な突軸を複数設け、前記突軸の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記自転ローラの一端部に前記入力軸の回転方向で当接させることにより、前記自転ローラを転がり軸受を介して静止部材に転接させるようにしてもよい。 In the case of adopting the first configuration, specifically, an engagement portion in which an inner ring of a rolling bearing is fitted and fixed to an outer periphery of one end portion of the rotation roller, and an outer ring of the rolling bearing is provided on the stationary member. It is preferable that the rotation roller is brought into contact with the stationary member via a rolling bearing by contacting the input shaft in the rotation direction of the input shaft. Alternatively, a plurality of projecting shafts parallel to the input shaft are provided on the stationary member, and an inner ring of a rolling bearing is fitted and fixed to an outer periphery of the projecting shaft, and an outer ring of the rolling bearing is attached to one end portion of the rotation roller. The rotation roller may be brought into contact with a stationary member via a rolling bearing.
一方、前記第2の構成を採用する場合は、具体的には、前記遊星ローラの一端部の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記キャリアに設けた係合部に遊星ローラの公転方向で当接させることにより、前記遊星ローラを転がり軸受を介してキャリアに転接させるようにするとよい。あるいは、前記キャリアに前記入力軸と平行な突軸を複数設け、前記突軸の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記遊星ローラの一端部にその公転方向で当接させることにより、前記遊星ローラを転がり軸受を介してキャリアに転接させるようにしてもよい。 On the other hand, when the second configuration is adopted, specifically, an engagement in which an inner ring of a rolling bearing is fitted and fixed to an outer periphery of one end of the planetary roller, and an outer ring of the rolling bearing is provided on the carrier. The planetary roller may be brought into contact with the carrier via a rolling bearing by contacting the portion with the revolving direction of the planetary roller. Alternatively, the carrier is provided with a plurality of projecting shafts parallel to the input shaft, and the inner ring of the rolling bearing is fitted and fixed to the outer periphery of the projecting shaft, and the outer ring of the rolling bearing is attached to one end of the planetary roller in its revolving direction. By contacting, the planetary roller may be brought into rolling contact with the carrier via a rolling bearing.
また、上記の各構成において、前記入力軸と回転リングの間に、前記自転ローラまたは遊星ローラを転動可能に保持する保持器を組み込むことにより、その自転ローラまたは遊星ローラの姿勢を正常に保ち、動作を安定させることができる。 In each of the above-described configurations, a cage that holds the rotating roller or the planetary roller in a rollable manner is incorporated between the input shaft and the rotating ring, so that the posture of the rotating roller or the planetary roller is kept normal. , Can stabilize the operation.
さらに、前記入力軸の一端部を前記出力軸の一端面に設けた係合穴に相対回転可能に嵌め込むようにすれば、入力軸および出力軸の傾きやたわみ変形を抑えて、その回転をよりスムーズにすることができる。 Further, if one end of the input shaft is fitted into an engagement hole provided on one end surface of the output shaft so as to be relatively rotatable, the rotation and rotation of the input shaft and the output shaft are suppressed. It can be made smoother.
さらに、前記回転リングおよび前記キャリアの外周面を覆い、前記出力軸を通す蓋部を有する外筒と、前記入力軸を通す状態で前記外筒の開放端を塞ぐ蓋とを設け、減速機全体をユニット化することにより、事務機等の機器への組込み性を向上させることができる。この場合には、前記蓋と入力軸との間に入力軸受部を設け、前記外筒の蓋部と出力軸との間に出力軸受部を設けて、その出力軸受部の近傍で前記入力軸の一端部を前記出力軸の一端面に設けた係合穴に相対回転可能に嵌め込むようにすれば、入力軸の支持構造が両持ち構造となるので、入力軸の傾きを確実に防止でき、減速機全体の動作を一層安定させることができる。 Furthermore, an outer cylinder that covers the outer peripheral surface of the rotating ring and the carrier and has a lid portion that allows the output shaft to pass therethrough, and a lid that closes the open end of the outer cylinder while allowing the input shaft to pass therethrough are provided. By making the unit into a unit, it is possible to improve the embeddability into a device such as an office machine. In this case, an input bearing portion is provided between the lid and the input shaft, an output bearing portion is provided between the lid portion of the outer cylinder and the output shaft, and the input shaft is provided in the vicinity of the output bearing portion. If one end of the input shaft is fitted into an engagement hole provided on one end surface of the output shaft so as to be relatively rotatable, the support structure of the input shaft becomes a double-supported structure, so that the tilt of the input shaft can be reliably prevented. The operation of the entire speed reducer can be further stabilized.
本発明の減速機は、上述したように、反転機構と遊星機構をいずれもトラクションドライブ方式とし、その反転機構の自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させたり、遊星機構の遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させたりしたものであるから、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止することができ、その結果トルク損失を抑えてトルク伝達効率を向上させることができる。また、遊星ローラをキャリアに転接させた場合は、遊星ローラとキャリアの間での回転伝達の遅れがなくなり、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性を向上させることができる。 As described above, the speed reducer according to the present invention employs a traction drive system for both the reversing mechanism and the planetary mechanism, and the rotation roller of the reversing mechanism is brought into rolling contact with the stationary member in the rotation direction of the input shaft. Since the roller is in contact with the carrier in its revolving direction, heat generation due to slippage between these members can be prevented, and as a result, torque loss is suppressed and torque transmission efficiency is improved. be able to. Further, when the planetary roller is brought into rolling contact with the carrier, there is no delay in rotation transmission between the planetary roller and the carrier, and the response of rotation transmission from the input shaft to the output shaft can be improved.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1乃至図6は第1の実施形態を示す。この減速機は、図1および図2に示すように、同一軸心上に配される入力軸1および出力軸2と、入力軸1の径方向外側に配される回転リング3と、入力軸1と回転リング3との間に軸方向で互いに隣接するように設けられる反転機構4および遊星機構5と、一側面に遊星機構5と係合する複数の凹状係合部6aを有するキャリア6と、回転リング3およびキャリア6の外周面を覆い、出力軸2を通す蓋部7aを有する外筒7と、入力軸1を通す状態で外筒7の開放端を塞ぐ円盤状の蓋8とで基本的に構成されている。その蓋8と入力軸1との間および外筒7の蓋部7aと出力軸2との間に、それぞれ入力軸1および出力軸2を回転自在に支持する軸受(入力軸受部および出力軸受部)9、10が設けられている。そして、蓋8が外筒7に固定されて減速機全体がユニット化されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the speed reducer includes an
前記入力軸1と出力軸2は、出力軸2の軸受10の近傍で、入力軸1の一端部が出力軸2の一端部の端面中央部に設けられた係合穴2aに軸受11を介して相対回転可能に嵌め込まれている。これにより、入力軸1の支持構造が両持ち構造となり、入力軸1の傾きが確実に防止されるとともに、出力軸2の傾きおよび入出力軸1、2のたわみ変形が抑えられて、入出力軸1、2がスムーズに回転し、後述する減速機全体の動作が安定するようになっている。また、出力軸2は、その一端部に前記キャリア6が一体に形成されている。なお、入出力軸1、2の他端部は、それぞれ外周面に平面部1a、2bが形成され、図示省略した入力側回転部材および出力側回転部材の断面D字状の係合穴に相対回転不能に嵌め込まれるようになっている。
The
前記回転リング3は、一端側(入力側)の内径が他端側(出力側)の内径よりも小径に形成されており、その一端側部分と入力軸1との間に前記反転機構4が設けられ、他端側部分と入力軸1との間に前記遊星機構5が設けられている。
The
前記反転機構4は、図1および図3に示すように、入力軸1の外周に嵌合固定される内輪12と、回転リング3の一端側の内周に嵌合固定される外輪13と、内輪12と外輪13との間に配される複数の自転ローラ14と、自転ローラ14を転動可能に保持する保持器15とからなる軸受構造を有している。そして、その自転ローラ14と内輪12および外輪13との隙間(軸受内部隙間)をなくし、自転ローラ14を内輪12および外輪13と転接させて、自転ローラ14と内外輪12、13との間にトラクションが生じるようにしている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the reversing
また、図1、図2および図4に示すように、自転ローラ14の一端部を内輪12および外輪13の外側端面から突出させ、その外周に転がり軸受16の内輪17を嵌合固定し、この転がり軸受16の外輪18を蓋8の内側面に設けた複数の凹状係合部8aの内壁に入力軸1の回転方向で当接させている。
Also, as shown in FIGS. 1, 2 and 4, one end of the
そして、図1、図3および図4に示すように、入力軸1が内輪12と一体に回転すると、内輪12を介して入力軸1の回転を伝達された自転ローラ14が、転がり軸受16を介して蓋8に入力軸1まわりの公転を拘束された状態で自転して、外輪13と一体に回転リング3を入力軸1と逆の方向に回転させる。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, when the
前記遊星機構5は、図1および図5に示すように、反転機構4と同様に、入力軸1の外周に嵌合固定される内輪19と、回転リング3の他端側の内周に嵌合固定される外輪20と、内輪19と外輪20との間に配される複数の遊星ローラ21と、遊星ローラ21を転動可能に保持する保持器22とからなる軸受構造を有している。そして、その遊星ローラ21と内輪19および外輪20との隙間(軸受内部隙間)をなくし、遊星ローラ21を内輪19および外輪20と転接させて、遊星ローラ21と内外輪19、20との間にトラクションが生じるようにしている。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
また、図1、図2および図6に示すように、遊星ローラ21の一端部を内輪19および外輪20の外側端面から突出させ、その外周に転がり軸受23の内輪24を嵌合固定し、この転がり軸受23の外輪25をキャリア6の内側面に設けた複数の凹状係合部6aの内壁に遊星ローラ21の公転方向で当接させている。
Also, as shown in FIGS. 1, 2 and 6, one end of the
そして、図1、図5および図6に示すように、入力軸1が回転すると、遊星ローラ21が入力軸1と一体の内輪19および回転リング3と一体の外輪20との間に生じるトラクションにより、自転しながら入力軸1のまわりに入力軸1と同方向に公転する。
As shown in FIGS. 1, 5, and 6, when the
ここで、反転機構4および遊星機構5の保持器15、22は、それぞれ自転ローラ14および遊星ローラ21の姿勢を正常に保ち、回転伝達動作を安定させる役割を果たしている。そして、各機構4、5の内輪12、19の外周面および外輪13、20の内周面は、軸方向の両端部をわずかに小径とするクラウニング処理が施されている。これにより、自転ローラ14および遊星ローラ21と内外輪12、13、19、20の端部との接触部分に生じる応力(エッジ応力)が低く抑えられ、各機構4、5の軸受構造の早期破損を防止することができる。
Here, the
また、蓋8とキャリア6のそれぞれの凹状係合部8a、6aは、転がり軸受16、23が蓋8やキャリア6の径方向に移動可能な小判型形状に形成され、各部品の製作時の寸法公差や組込み時のガタを吸収するようになっている。なお、反転機構4と遊星機構5の間には、入力軸1の外周に嵌め込まれる円板状のスペーサ26が設けられている。
The concave
この減速機は、上記の構成であり、入力軸1が回転したときに、反転機構4で回転リング3を入力軸1と逆方向に回転させ、遊星機構5の遊星ローラ21を自転させながら入力軸1と同方向に公転させて、その遊星ローラ21の公転をキャリア6を介して出力軸2に伝達するようになっている。したがって、遊星ローラ21の公転が回転リング3の逆回転によって一部相殺されて大きな減速比が得られるし、反転機構4と遊星機構5を軸方向で並べて設けているので、コンパクト性も確保できる。なお、減速比および出力軸2の回転方向(遊星ローラ21の公転方向)は、反転機構4および遊星機構5の各部品の径方向寸法を適宜設定することによって変更することができる。また、その反転機構4と遊星機構5は、それぞれ入力軸1と回転リング3の両方と間接的に転接する自転ローラ14および遊星ローラ21を用いたトラクションドライブ方式としているので、騒音が小さく、事務機等の静粛性を求められる装置に組み込むのに適している。
This speed reducer has the above-described configuration. When the
しかも、その反転機構4の自転ローラ14を入力軸1の回転方向で転がり軸受16を介して蓋8に転接させるとともに、遊星機構5の遊星ローラ21をその公転方向で転がり軸受23を介してキャリア6に転接させているので、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止でき、トルク損失が小さい。したがって、高いトルク伝達効率が得られ、高速回転入力にも対応可能である。さらに、減速機全体がユニット化されているので、事務機等の機器への組込み性に優れるという利点もある。また、遊星ローラ21がキャリア6と隙間なく組み込まれており、その両者間での回転伝達の遅れがないので、入力軸1から出力軸2への回転伝達の応答性の点でも優れている。
In addition, the rotating
図7乃至図10は第2の実施形態を示す。この実施形態は、第1実施形態をベースとして、反転機構4における自転ローラ14の蓋8への転接構造と、遊星機構5における遊星ローラ21のキャリア6への転接構造を変更したものである。
7 to 10 show a second embodiment. In this embodiment, the rolling contact structure of the
この第2実施形態の反転機構4は、蓋8の内側の凹部8bの底面から入力軸1と平行に突出する突軸27を複数設け、各突軸27の外周に転がり軸受28の内輪29を嵌合固定し、この転がり軸受28の外輪30を自転ローラ14の一端部に入力軸1の回転方向で当接させることにより、自転ローラ14を転がり軸受28を介して蓋8に転接させている。これと同様に、遊星機構5は、キャリア6の内側の凹部6bの底面から入力軸1と平行に突出する突軸31を複数設け、各突軸31の外周に転がり軸受32の内輪33を嵌合固定し、この転がり軸受32の外輪34を遊星ローラ21の一端部にその公転方向で当接させることにより、遊星ローラ21を転がり軸受32を介してキャリア6に転接させている。その他の構成および回転伝達動作は第1実施形態と同一であるため、第1実施形態と同一の部品については、基本的に同一の符号を付して説明を省略する。
In the reversing
この第2実施形態でも、第1実施形態と同様、自転ローラ14は転がり軸受28を介して蓋8に転接し、遊星ローラ21は転がり軸受32を介してキャリア6に転接しているので、これらの各部材間で滑りに起因する発熱が生じることはなく、高いトルク伝達効率が得られる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
なお、上述した各実施形態では、反転機構および遊星機構の軸受構造を構成する内輪と外輪をいずれも一つの部品としたが、その内輪を入力軸と一体に形成したり、外輪を回転リングと一体に形成したりして、自転ローラや遊星ローラが直接入力軸や回転リングと転接するようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the inner ring and the outer ring that constitute the bearing structure of the reversing mechanism and the planetary mechanism are both a single part, but the inner ring is formed integrally with the input shaft, or the outer ring is a rotating ring. Alternatively, the rotating roller or the planetary roller may be in direct contact with the input shaft or the rotating ring.
また、自転ローラと遊星ローラは、各実施形態のようにそれぞれ蓋およびキャリアと転接させることが望ましいが、いずれか一方のローラは蓋またはキャリアと滑り接触させることもできる。 In addition, the rotation roller and the planetary roller are preferably brought into rolling contact with the lid and the carrier as in the respective embodiments, but either one of the rollers can be brought into sliding contact with the lid or the carrier.
1 入力軸
2 出力軸
2a 係合穴
3 回転リング
4 反転機構
5 遊星機構
6 キャリア
6a 凹状係合部
7 外筒
7a 蓋部
8 蓋(静止部材)
8a 凹状係合部
12 内輪(反転機構)
13 外輪(反転機構)
14 自転ローラ
15 保持器
16、23、28、32 転がり軸受
17、24、29、33 内輪(転がり軸受)
18、25、30、34 外輪(転がり軸受)
19 内輪(遊星機構)
20 外輪(遊星機構)
21 遊星ローラ
22 保持器
27、31 突軸
DESCRIPTION OF
8a
13 Outer ring (reversing mechanism)
14 Rotating
18, 25, 30, 34 Outer ring (rolling bearing)
19 Inner ring (planetary mechanism)
20 Outer ring (planetary mechanism)
21
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016008652A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社デンソー | Planetary roller traction drive device |
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2012
- 2012-04-10 JP JP2012089250A patent/JP2013217459A/en active Pending
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JP2016008652A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社デンソー | Planetary roller traction drive device |
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