JP2015075121A - シャフトの嵌合部材の抜止構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して止め輪が傾いたときに止め輪の拡径変形を抑制することができるシャフトの嵌合部材の抜止構造を提供する。【解決手段】シャフト10の一端部外周面に対し嵌合部材が嵌合される。嵌合部材よりも軸端側に位置するシャフト10の外周面に環状溝12が形成される。環状溝12に止め輪80を嵌込んで嵌合部材の抜け止めをする。止め輪80の、嵌合部材に対向する側の側面に形成された内径側部分81aと外径側部分81bとのうち、内径側部分81aには、外径側部分81bよりも嵌合部材に向けて突出する内径側凸部82が形成される。嵌合部材の抜け荷重が止め輪80に作用して止め輪80が傾いたときに、内径側凸部82は、嵌合部材又は環状溝12に当接して止め輪80の拡径変形を抑制し、シャフト10から嵌合部材が抜けるのを防止する。【選択図】図3

Description

本発明はシャフトの嵌合部材の抜止構造に関する。
従来、図9に示すように、シャフト520の一端側外周面に対し嵌合部材531がスプライン嵌合によって嵌合され、嵌合部材531よりも軸端側に位置するシャフト520の外周面に環状溝551が形成され、この環状溝551にスナップリングなどの止め輪560を嵌込んで嵌合部材531を抜け止めすることが一般的に知られている。
なお、ハウジングに対し転がり軸受の外輪を抜け止めする止め輪において、止め輪の所定量を超える収縮を規制する止め輪の取付構造においては、例えば、特許文献1に開示されている。
また、止め輪の脱落を防止する止め輪構造においては、例えば、特許文献2に開示されている。
特開2010−38254号公報 特開2004−340371号公報
ところで、図9に示す従来のシャフトの嵌合部材の抜止構造においては、嵌合部材531の抜け荷重(図10において矢印P’方向の荷重)が止め輪560に作用すると、止め輪560が環状溝551内で傾く。そして、止め輪560の傾きによる分力が止め輪560を拡径する方向に作用し、環状溝551から止め輪560が脱落する恐れがある。
特に、止め輪560がプレスの打ち抜き加工によって形成される場合、止め輪560の一側面のエッジ部がプレスのダレによってアール面565をなす。
図9に示すように、環状溝551の軸方向の両開口縁のうち、嵌合部材531の抜け荷重の方向に対向する側の開口縁552に対し、止め輪560のアール面565が対向する状態で環状溝551に止め輪560が嵌込まれる場合がある。
この場合、嵌合部材531の抜け荷重が止め輪560に作用して止め輪560が傾くと、図10に示すように、環状溝551の開口縁552に止め輪560のアール面565が当たり、止め輪560を拡径する方向の分力F’が大きくなる。
そして、嵌合部材531の抜け荷重が止め輪560に繰り返し作用すると、環状溝551の開口縁552に止め輪560のアール面565が乗り上げながら拡径変形され、ついには、止め輪560が脱落する恐れがある。
止め輪560が脱落すると、シャフト520の一端側から嵌合部材531が抜け出ることが想定される。
本発明の目的は、前記問題点に鑑み、嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して止め輪が傾いたときに止め輪の拡径変形を抑制することができるシャフトの嵌合部材の抜止構造を提供することである。
前記課題を解決するために、本発明の第1の発明に係るシャフトの嵌合部材の抜止構造は、シャフトの一端側の外周面に対し嵌合部材が回転軸方向へ移動可能に嵌合され、前記嵌合部材よりも軸端側に位置する前記シャフトの外周面に環状溝が形成され、前記環状溝に止め輪を嵌込んで前記嵌合部材を抜け止めするシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、前記止め輪の前記嵌合部材に対向する側の側面に、内径側部分と外径側部分とを設け、前記内径側部分には、前記外径側部分よりも前記嵌合部材に向けて突出する内径側凸部が形成され、前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記内径側凸部は、前記嵌合部材又は前記環状溝に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するものである。
第1の発明によると、嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して止め輪が傾くと、止め輪の内径側凸部が嵌合部材又は環状溝に当接する。これによって、嵌合部材又は環状溝から止め輪にかかる力の分力が、止め輪の径方向内側にかかるため、止め輪の拡径変形を抑制することができる。
このため、嵌合部材の抜け荷重が止め輪に繰り返し作用したとしても、前記したように止め輪の拡径変形を抑制することで、止め輪が環状溝から脱落することを防止でき、ひいてはシャフトから嵌合部材が抜け出ることを防止することができる。
本発明の第2の発明に係るシャフトの嵌合部材の抜止構造は、第1の発明のシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、前記止め輪の前記内径側部分には、前記嵌合部材の側に向かって突出した前記内径側凸部が形成され、該内径側凸部は、肉厚部と傾斜部とからなり、前記肉厚部は、前記傾斜部よりも内径側に形成され、前記傾斜部は、前記肉厚部と前記外径側部分との間に形成され、前記肉厚部と連続し、かつ、前記外径側部分と連続し、前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記傾斜部は、前記嵌合部材に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するものである。
第2の発明によると、嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して止め輪が傾くと、止め輪の内径側凸部における傾斜部が嵌合部材に当接する。これによって第1の発明と同じ作用・効果を有する。
本発明の第3の発明に係るシャフトの嵌合部材の抜止構造は、第1の発明のシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、前記環状溝の両側面のうち、前記内径側凸部に対向する側の側面には、開口端側から溝底面に向かって回転軸方向の溝幅が次第に広くなるように傾斜した傾斜溝面が形成される一方、
前記内径側凸部には、前記外径側部分との境界部から内径端に向かって次第に肉厚が増大されて前記傾斜溝面に対向する傾斜面が形成され、
前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記傾斜面は、前記環状溝の前記傾斜溝面に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するものである。
第3の発明によると、嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して止め輪が傾くと、止め輪の内径側凸部における傾斜面が環状溝の傾斜溝面に当接する。これによって、第1の発明と同じ作用・効果を有する。
本発明の第4の発明に係るシャフトの嵌合部材の抜止構造は、第1の発明のシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、前記環状溝の両側面のうち、前記内径側凸部に対向する側の側面には、回転軸方向の溝幅が広くなるように凹んだ凹溝部が形成される一方、
前記内径側凸部は、前記凹溝部に嵌込まれる形状に形成され、
前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記内径側凸部は、前記凹溝部に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するものである。
第4の発明によると、嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して止め輪が傾くと、止め輪の内径側凸部が環状溝の凹溝部に当接する。これによって、第1の発明と同じ作用・効果を有する。
本発明の第1実施形態におけるシャフトの嵌合部材の抜止構造が採用されたドライブシャフトの回転軸方向の断面図である。 本発明の第1実施形態におけるシャフトの環状溝に止め輪が嵌込まれた状態を示すシャフトの回転軸方向の断面図である。 本発明の第1実施形態における嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して、止め輪の軸方向の移動が傾いた状態で止められる場合を示す説明図である。 本発明の第1実施形態における嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して、止め輪が環状溝の開口縁に当たる位置まで移動し、傾いた状態で止められる場合を示す説明図である。 本発明の第2実施形態におけるシャフトの環状溝に止め輪が嵌込まれた状態を示すシャフトの回転軸方向の断面図である。 本発明の第2実施形態における嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して、止め輪が傾いた状態を示す説明図である。 本発明の第3実施形態におけるシャフトの環状溝に止め輪が嵌込まれた状態を示すシャフトの回転軸方向の断面図である。 本発明の第3実施形態における嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して、止め輪が傾いた状態を示す説明図である。 従来のシャフトの環状溝に止め輪が嵌込まれた状態を示すシャフトの回転軸方向の断面図である。 従来の嵌合部材の抜け荷重が止め輪に作用して、止め輪が傾いた状態を示す説明図である。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図1〜図4に従って説明する。
本発明の第1実施形態では、シャフトの一端側から嵌合される嵌合部材の抜け止め構造が車両用ドライブシャフトに採用された場合を例示する。
図1に示すように、第1実施形態おけるドライブシャフトは、両端部に等速自在継手が嵌合されるシャフト10と、デファレンシャル装置側の等速自在継手の外輪と一体に形成され、デファレンシャル装置のサイドギヤに嵌合されるステム部20と、ステム部20からのトルクをシャフト10へ伝達し、ステム部20の回転軸とシャフト10の回転軸とが一致せずに所定角度で傾斜しても、ステム部20とシャフト10とを常に等速で回転させた状態でトルクを伝達する摺動式等速自在継手30とを備えている。
摺動式等速自在継手30は、外輪40と、内輪50と、複数のボール60と、保持器70とを備えている。
外輪40は、回転軸を中心に回転軸方向に延びる有底円筒状に形成されており、シャフト10側には開口部を配設し、デファレンシャル装置側には底部を配設している。そして、外輪40の底部側における外側端面には、デファレンシャル装置のサイドギヤに嵌合されるステム部20が一体に形成されている。
この外輪40の内周面には、開口端から底部に向けて複数のボール溝41が周方向に略等間隔に、かつ、回転軸と平行に直線状に形成されている。
外輪40の円筒部の内側に配設される内輪50は、本発明の嵌合部材に相当するものであり、内輪50の内周面には回転軸方向に内スプラインが形成され、シャフト10の一端側外周面に形成された外スプラインとスプライン嵌合して、内輪50に伝達されたトルクをシャフト10に伝達するように嵌合されている。
この内輪50の外周面には、複数のボール溝51が周方向に略等間隔に、かつ、回転軸と平行に直線状に形成されている。そして、外輪40の複数のボール溝41と、内輪50の複数のボール溝51との間には、複数のボール60が保持器70によって保持された状態で回転軸方向に摺動可能に配設されている。なお、外輪40の開口部内周面には、リング溝42が形成され、このリング溝42にはC字状のリングが嵌込まれており、外輪40のボール溝41からボール60が脱落するのを防止している。
シャフト10の外周面のうち、外スプラインのシャフト中央部側端部の近傍には、鍔部11が形成されている。鍔部11は、内輪50のシャフト中央部側側面53に当接しており、内輪50の回転軸方向の位置決めをしている。
図1と図2に示すように、シャフト10の一端側外周面には、環状溝12が形成されている。環状溝12は、シャフト10に組み付けられた内輪50のシャフト先端側側面54よりもシャフト10の先端側(軸端側)に位置している。
そして、シャフト10に内輪50を組み付けた後、弾性的に拡径変形可能なスナップリングとも呼ばれるC字状の止め輪80が、シャフト10の環状溝12の外周から環状溝12の溝内に嵌込まれることで、シャフト10に対して内輪50が抜けるのを防止している。
シャフト10の環状溝12に止め輪80を嵌込んで内輪50が抜けるのを防止する構造において、図2に示すように、止め輪80の内輪50に対向する内輪側側面81には、内径側部分81aと外径側部分81bとが形成されており、内径側部分81aは、外径側部分81bに対し、内輪50に向かって突出する形状に形成されている。さらに、内径側部分81aには、内径側凸部82が形成されており、内径側凸部82は、肉厚部82aと傾斜部82bとで構成されている。肉厚部82aは、傾斜部82bよりも内径側に形成され、肉厚部82aの回転軸方向の肉厚は、傾斜部82bの回転軸方向の肉厚よりも厚くされている。傾斜部82bは、肉厚部82aと外径側部分81bとの間に形成され、肉厚部82aと連続し、かつ、外径側部分81bと連続している。
また、シャフト10の環状溝12に、止め輪80を嵌込み可能にするために、環状溝12の回転軸方向の最小溝幅寸法をA1とし、止め輪80の内径側凸部82の回転軸方向の最大肉厚寸法をB1としたとき、「A1>B1」の関係となるように、止め輪80の内径側凸部82の最大肉厚寸法B1が設定されている。
この第1実施形態では、内輪50がシャフト10から抜ける方向に移動して内輪50の抜け荷重が止め輪80に作用するとき、内輪50の面取り部52と、内輪50のシャフト先端側側面54との間に形成されたエッジ部55が、止め輪80の傾斜部82bに当接する構成としている。
次に、第1実施形態の作用・効果について説明する。
車両走行時等において、車輪側からシャフト10に対して、回転軸方向の荷重が作用することがある。
この際、摺動式等速自在継手30の外輪40及び内輪50のボール溝41、51と、これらボール溝41、51間に配設された複数のボール60との摩擦力が、シャフト10と内輪50とのスプライン嵌合部における回転軸方向の摩擦力よりも大きい場合がある。
すると、図3に示すように、シャフト10に対して、内輪50が抜け方向への抜け荷重、つまり、内輪50に矢印P方向への抜け荷重が作用することがある。
内輪50にシャフト10に対して矢印P方向への抜け荷重がかかると、内輪50のエッジ部55が止め輪80の傾斜部82bに当接し、止め輪80は傾く。または、内輪50にシャフト10に対して矢印P方向への抜け荷重がかかると、内輪50のシャフト先端側側面54と止め輪80の内輪側側面81における外径側部分81bとが当接して止め輪80は傾き、さらに、内輪50が矢印P方向へ移動して内輪50のエッジ部55が止め輪80の傾斜部82bに当接する。
そして、止め輪80は、内輪50のエッジ部55に押されて、傾いた状態で回転軸方向に移動しようとする。
すると、図3に示すように、止め輪80における、内径側凸部82が形成される側とは反対側の内周端縁84が、環状溝12の底面に食い込み状に当たることで、止め輪80の回転軸方向の移動が傾いた状態で止められる場合や、あるいは、図4に示すように、止め輪80が環状溝12の開口縁に当たる位置まで傾いた状態で移動する場合がある。
そして、図3又は図4に示すように、内輪50の矢印P方向への抜け荷重が止め輪80に作用して、内輪50のエッジ部55が止め輪80の傾斜部82bに当接すると、内輪50から止め輪80にかかる力の分力が、止め輪80の径方向内側にかかるため、止め輪80の拡径変形が抑制される。
このため、内輪50の矢印P方向への抜け荷重が止め輪80に繰り返し作用したとしても、前記したように、止め輪80の拡径変形が抑制されるため、止め輪80が環状溝12から脱落することを防止できる。ひいてはシャフト10から内輪50が抜け落ちることを防止することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図5と図6に従って説明する。
本発明の第2実施形態では、図5に示すように、シャフト110の環状溝112の両側面のうち、シャフト110に嵌合された内輪50が存在する側の側面(止め輪180の内径側凸部182に対向する側の側面)には、環状溝112の開口端側から溝底面に向かって、環状溝112に回転軸方向の溝幅が次第に広くなるように傾斜した傾斜溝面112aが形成されている。
一方、止め輪180の内輪側側面(内輪50に対向する側の側面)181における内径側部分181aに形成された内径側凸部182には、止め輪180の内輪側側面181における外径側部分181bとの境界部から内径側に向かって次第に肉厚が増大され、傾斜溝面112aに対向する傾斜面182aが形成されている。
そして、嵌合部材としての内輪50の抜け荷重が止め輪180に作用して止め輪180が傾いたときには、傾斜面182aの一部が傾斜溝面112aに当接する構成としている。
また、シャフト110の環状溝112に止め輪180を嵌込み可能にするため、環状溝112の回転軸方向の最小溝幅寸法をA2とし、止め輪180の内径側凸部182の回転軸方向の最大肉厚寸法をB2としたときに、「A2>B2」の関係となるように、止め輪180の内径側凸部182の最大肉厚寸法B2が設定されている。
第2実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様に構成されるため、その説明は省略する。
上述したように構成されるこの第2実施形態において、内輪50にシャフト110に対して抜ける方向への抜け荷重が作用すると、内輪50のシャフト先端側側面54が、止め輪180の内輪側側面181における外径側部分181bに当接するため、止め輪180は傾く。
そして、図6に示すように、止め輪180は、内輪50のエッジ部55に当接しながら押されることでさらに傾き、止め輪180の内径側凸部182に形成された傾斜面182aの一部が、シャフト110の環状溝112の傾斜溝面112aに当接すると、環状溝112の傾斜溝面112aから止め輪180にかかる力の分力が、止め輪180の径方向内側にかかるため、止め輪180の拡径変形が抑制される。
このため、内輪50の抜け荷重が止め輪180に繰り返し作用したとしても、前記したように、止め輪180の拡径変形が抑制されるため、止め輪180が環状溝112から脱落することを防止できる。ひいてはシャフト110から内輪50が抜け落ちることを防止することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図7と図8にしたがって説明する。
本発明の第3実施形態では、図7に示すように、シャフト210の環状溝212の両側面のうち、シャフト210に嵌合された内輪50が存在する側の側面(止め輪280の内径側凸部282に対向する側の側面)には、回転軸方向の溝幅が広くなるように凹んだ凹溝部212aが形成されている。なお、第3実施形態では、凹溝部212aは、環状溝212の側面の溝底部近傍に形成されている。
一方、止め輪280の内輪側側面(内輪50に対向する側の側面)281における内径側部分281aに形成された内径側凸部282は、凹溝部212aに嵌込まれる範囲で凸形状に形成されている。
そして、嵌合部材としての内輪50の抜け荷重が止め輪280に作用して止め輪280が傾いたときには、内径側凸部282の先端外径縁が、環状溝212の凹溝部212aに当接する構成としている。
また、シャフト210の環状溝212に止め輪280を嵌込可能にするために、環状溝212の回転軸方向の最小溝幅寸法をA3とし、止め輪280の内径側凸部282の回転軸方向の最大肉厚寸法をB3としたとき、「A3>B3」の関係となるように、止め輪280の内径側凸部282の最大肉厚寸法B3が設定されている。
第3実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様に構成されるため、その説明は省略する。
上述したように構成されるこの第3実施形態において、内輪50にシャフト210に対して抜ける方向への抜け荷重が作用すると、内輪50のシャフト先端側側面54が、止め輪280の内輪側側面281における外径側部分281bに当接するため、止め輪280は傾く。
そして、図8に示すように、止め輪280は、内輪50のエッジ部55に当接しながら押されることでさらに傾き、止め輪280の内径側凸部282の先端外径縁が、シャフト210の環状溝212の凹溝部212aの外径面に当接すると、環状溝212の凹溝部212aの外径面から止め輪280にかかる力の分力が、止め輪280の径方向内側にかかるため、止め輪280の拡径変形が抑制される。
このため、内輪50の抜け荷重が止め輪280に繰り返し作用したとしても、前記したように、止め輪280の拡径変形が抑制されるため、止め輪280が環状溝212から脱落することを防止できる。ひいてはシャフト10から内輪50が抜け落ちることを防止することができる。
なお、本発明は前記第1実施形態から第3実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記第1実施形態から第3実施形態においては、シャフト10、110、210に対して、摺動式等速自在継手30の内輪50の抜け止めをする場合を例示したが、シャフトの嵌合部材を転がり軸受の内輪として、転がり軸受の内輪の抜け止めをする場合においても本発明を実施することができる。
また、シャフトの嵌合部材としては、摺動式等速自在継手30の内輪50や転がり軸受の内輪の他、歯車やカム等であっても本発明を実施することができる。
また、嵌合部材と止め輪の内径側凸部との当接部の形状は、嵌合部材が止め輪に当接したときに、嵌合部材から止め輪にかかる力の分力が止め輪の径方向内側にかかる形状であれば、どのような形状にしてもよい。
さらに、止め輪の内径側凸部とシャフトの環状溝との当接部の形状は、止め輪が環状溝に当接したときに、環状溝から止め輪にかかる力の分力が止め輪の径方向内側にかかる形状であれば、どのような形状にしてもよい。
10、110、210 シャフト
11 鍔部
12、112、212 環状溝
30 摺動式等速自在継手
40 外輪
50 内輪(嵌合部材)
60 ボール
70 保持器
80、180、280 止め輪
81、181、281 内輪側側面
81a、181a、281a 内径側部分
81b、181b、281b 外径側部分
82、182、282 内径側凸部

Claims (4)

  1. シャフトの一端側の外周面に対し嵌合部材が回転軸方向へ移動可能に嵌合され、前記嵌合部材よりも軸端側に位置する前記シャフトの外周面に環状溝が形成され、前記環状溝に止め輪を嵌込んで前記嵌合部材を抜け止めするシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、
    前記止め輪の前記嵌合部材に対向する側の側面に、内径側部分と外径側部分とを設け、 前記内径側部分には、前記外径側部分よりも前記嵌合部材に向けて突出する内径側凸部が形成され、
    前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記内径側凸部は、前記嵌合部材又は前記環状溝に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するシャフトの嵌合部材の抜止構造。
  2. 請求項1に記載のシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、
    前記止め輪の前記内径側部分には、前記嵌合部材の側に向かって突出した前記内径側凸部が形成され、該内径側凸部は、肉厚部と傾斜部とからなり、
    前記肉厚部は、前記傾斜部よりも内径側に形成され、
    前記傾斜部は、前記肉厚部と前記外径側部分との間に形成され、前記肉厚部と連続し、かつ、前記外径側部分と連続し、
    前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記傾斜部は、前記嵌合部材に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するシャフトの嵌合部材の抜止構造。
  3. 請求項1に記載のシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、
    前記環状溝の両側面のうち、前記内径側凸部に対向する側の側面には、開口端側から溝底面に向かって回転軸方向の溝幅が次第に広くなるように傾斜した傾斜溝面が形成される一方、
    前記内径側凸部には、前記外径側部分との境界部から内径端に向かって次第に肉厚が増大されて前記傾斜溝面に対向する傾斜面が形成され、
    前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記傾斜面は、前記環状溝の前記傾斜溝面に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するシャフトの嵌合部材の抜止構造。
  4. 請求項1に記載のシャフトの嵌合部材の抜止構造であって、
    前記環状溝の両側面のうち、前記内径側凸部に対向する側の側面には、回転軸方向の溝幅が広くなるように凹んだ凹溝部が形成される一方、
    前記内径側凸部は、前記凹溝部に嵌込まれる形状に形成され、
    前記嵌合部材の抜け荷重が前記止め輪に作用して前記嵌合部材が前記シャフトから抜けようとしたとき、前記内径側凸部は、前記凹溝部に当接して前記止め輪の拡径変形を抑制するシャフトの嵌合部材の抜止構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022507162A (ja) * 2018-12-03 2022-01-18 サン-ゴバン パフォーマンス プラスチックス パンプス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 押し込み式締結具、アセンブリ、ならびにその製造および使用方法

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