JP2554165Y2 - Steering rack shaft - Google Patents
Steering rack shaftInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ラックピニオン式舵取装置において、軽量
且つ強固にしたステアリングラック軸に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a light and strong steering rack shaft in a rack and pinion type steering device.
従来より、ラックピニオン式の舵取装置で、外筒体に
収容されたステアリングラック軸は、金属材を軸に加工
して形成するものであり、内部が中実状となっているた
め、その重量が重くなり、ステアリングラック軸を含ん
で舵取装置全体の重量も重くなる傾向にあった。Conventionally, in a rack and pinion type steering device, a steering rack shaft accommodated in an outer cylindrical body is formed by processing a metal material into a shaft, and has a solid interior, so that its weight is large. And the weight of the entire steering device including the steering rack shaft also tends to be heavy.
そこで、ステアリングラック軸を軽量とするために、
ステアリングラック軸を中空状のパイプ状金属材より形
成することが考えられるが、この場合にはラック歯形成
箇所の軸肉厚が不足し、強度的に問題がある。Therefore, to reduce the weight of the steering rack shaft,
It is conceivable to form the steering rack shaft from a hollow pipe-shaped metal material. However, in this case, the shaft thickness at the rack tooth forming portion is insufficient, and there is a problem in strength.
そこで、考案者は上記課題を解決するために本考案
を、軸方向の一端部の中央位置より外方に細径首部を介
して膨大頭部を突出形成し、且つ前記細径首部の基部箇
所の軸端面に環状窪み部を形成したラック軸本体と、中
空状軸杆とからなり、該中空状軸杆の内周側面に膨大頭
部が挿入され、ラック軸本体と中空状軸杆との端部同士
が摩擦溶接されてなるステアリングラック軸としたり、
或いは、軸方向の一端部の中央位置より外方に細径首部
を介して膨大頭部を突出形成し、且つ前記細径首部の基
部箇所の軸端面に環状窪み部を形成したラック軸本体
と、中空状軸杆とからなり、該中空状軸杆の内周接合端
には膨大頭部が遊挿可能な導入部を形成し、ラック軸本
体と中空状軸杆との端部同士が当接して膨大頭部が内周
側面に挿入され、ラック軸本体と中空状軸杆との端部同
士が摩擦溶接されてなるステアリングラック軸としたこ
とにより、ステアリングラック軸を軽量としつつ、その
強度も優れたものにでき、上記課題を解決したものであ
る。In order to solve the above-mentioned problem, the inventor of the present invention formed an enlarged head protruding outward from a central position of one end in the axial direction through a small-diameter neck, and provided a base portion of the small-diameter neck. A rack shaft body having an annular recess formed in the shaft end surface thereof, and a hollow shaft rod, a huge head is inserted into the inner peripheral side surface of the hollow shaft rod, and the rack shaft body and the hollow shaft rod A steering rack shaft whose ends are friction welded together,
Alternatively, a rack shaft main body in which an enlarged head is formed to project outward from the center position of one end in the axial direction via a small-diameter neck portion, and an annular recess is formed on a shaft end surface at a base portion of the small-diameter neck portion; The hollow shaft is formed with an introduction portion into which a huge head can be loosely inserted at the inner peripheral end of the hollow shaft, and the ends of the rack shaft main body and the hollow shaft are in contact with each other. The steering rack shaft is formed by contacting the enormous head into the inner peripheral side surface and frictionally welding the ends of the rack shaft main body and the hollow shaft rod to each other. Is also excellent, and has solved the above-mentioned problem.
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
そのラック軸本体A1は、断面円形状の軸として形成さ
れ、軸長方向の中間箇所に、その軸長方向に沿って平坦
状面１が形成され、該平坦状面１上にラック２が形成さ
れている。As the rack shaft body A 1 is formed as a circular cross section of the shaft, the intermediate portion in the axial direction, the axial length flat surface 1 along are formed, a rack 2 on the flat surface 1 Is formed.
ラック軸本体A1の軸方向の端部より内周縁側に環状窪
み部３が形成されている。該環状窪み部３の中央位置よ
り外方に細径首部４を介して膨大頭部５が突出形成され
ている。具体的には環状窪み部３の形成により、該環状
窪み部３の外周縁の直径が、後述する中空状軸杆A2の内
径に等しく形成されることも多く、通常パイプ状に形成
される。その環状窪み部３の内周側径にて細径首部４が
形成され、該細径首部４の先端に膨大頭部５が形成され
ている。その細径首部４はラック軸本体A1の直径より小
さく、円筒状に形成されたものである。Annular recess 3 is formed on the inner periphery side than the end portion in the axial direction of the rack shaft body A 1. An enlarged head 5 is formed so as to protrude outward from a center position of the annular recess 3 via a small-diameter neck 4. By specifically forming the annular recess 3, the diameter of the outer peripheral edge of the annular recess 3, often also be equally formed on the inner diameter of the hollow shaft rod A 2 to be described later, it is formed in the usual tubular . A small-diameter neck portion 4 is formed at the inner peripheral diameter of the annular concave portion 3, and an enlarged head 5 is formed at the tip of the small-diameter neck portion 4. Its small-diameter neck portion 4 is smaller than the diameter of the rack shaft body A 1, and is formed into a cylindrical shape.
膨大頭部５は、細径首部４よりもその直径が大きく形
成され、偏平ボール状に形成されていたり（第２図参
照）、或いは円柱状に形成されている（第３図参照）。
膨大頭部５はラック軸本体A1の端部より所定長さだけ突
出するように形成されている。The enlarged head 5 has a diameter larger than that of the small-diameter neck 4 and is formed in a flat ball shape (see FIG. 2) or in a cylindrical shape (see FIG. 3).
Large head 5 is formed so as to protrude by a predetermined length from the end of the rack shaft body A 1.
ラック軸本体A1の軸長方向の端部より細径首部４が形
成され、該細径首部４の先端に膨大頭部５が形成されて
いる。その細径首部４はラック軸本体A1の直径より小さ
く、円筒状に形成されたものである。Rack shaft body A 1 in the axial direction of the end portion diameter neck portion 4 than is formed, enormous head 5 is formed on the tip of the small-diameter neck portion 4. Its small-diameter neck portion 4 is smaller than the diameter of the rack shaft body A 1, and is formed into a cylindrical shape.
中空状軸杆A2は、中空状の金属管であって、その軸部
６の長手方向の一端がラック軸本体A1端部に固着される
ものであり、他端にジョイント部及びリンクが取り付け
られるものである。Hollow shaft rod A 2 is a hollow metal tube, which longitudinal end of the shaft portion 6 is fixed to the rack shaft body A 1 ends, the joint portion and a link to the other end It can be attached.
その中空状軸杆A2は、この外径がラック軸本体A1の外
径に等しく形成され、またラック軸本体A1との接合側の
内周側面７に前記の膨大頭部５が挿入され、膨大頭部５
と外周側面７とは僅かな間隙が生ずるようになることが
好ましい。Its hollow shaft rod A 2, the outer diameter is equal formed on the outer diameter of the rack shaft body A 1, also the the enormous head 5 inserted into the inner peripheral surface 7 of the joining side of the rack shaft body A 1 And a huge head 5
It is preferable that a slight gap is formed between the outer peripheral side surface 7 and the outer peripheral side surface 7.
この明細書の挿入とは、後述の摩擦溶接時の回転によ
り、膨大頭部５と内周側面７とが発熱はするが溶着にな
らない嵌め合い状態をいう。Insertion in this specification refers to a fitting state in which the enlarged head 5 and the inner peripheral side surface 7 generate heat but do not weld due to rotation during friction welding described below.
さらに、中空状軸杆A2のラック軸本体A1との接合側の
内周側面７には導入部８が形成される実施例が存在し、
該導入部８は内周側面７よりも、その内径が僅かに大き
な部分であって、さらに詳しくは導入部８の内径が前記
膨大頭部５の外径よりも僅かに大きくなっているもので
あって、導入部８内においては膨大頭部５は遊挿可能で
ある。Further, the inner peripheral surface 7 of the joining side of the rack shaft body A 1 of the hollow shaft rod A 2 present embodiment the introduction portion 8 is formed,
The introduction portion 8 is a portion whose inner diameter is slightly larger than the inner peripheral side surface 7, and more specifically, the inner diameter of the introduction portion 8 is slightly larger than the outer diameter of the enlarged head 5. Thus, the enormous head 5 can be freely inserted in the introduction section 8.
さらに、導入部８は軸部６の端部より、その長手方向
において所定の範囲に形成されるものであって、中空状
軸杆A2をラック軸本体A1に固着するときに、ラック軸本
体A1と中空状軸杆A2との端部同士が当接したときに膨大
頭部５が導入部８を越えて内周側面７に達するものとす
る。Furthermore, the introduction portion 8 from the end of the shaft portion 6 in its longitudinal direction be one that is formed in a predetermined range, when fixing the hollow shaft rod A 2 to the rack shaft body A 1, the rack shaft shall ends of the body a 1 and hollow shaft rod a 2 reaches the inner peripheral surface 7 over a large head 5 is introduction portion 8 when in contact.
具体的な例としては、内周側面７は、前記導入部８の
軸部６端からの距離は、ラック軸本体A1の端部と膨大頭
部５との距離より短い。As a specific example, the inner circumferential surface 7, the distance from the shaft portion 6 end of the inlet portion 8 is shorter than the distance between the end portion and the large head 5 of the rack shaft body A 1.
このように、ラック軸本体A1と中空状軸杆A2とが固着
されて、ステアリングラック軸Ａが構成されている。Thus, the rack shaft body A 1 a hollow shaft rod A 2 is fixed, the steering rack shaft A is configured.
そのラック軸本体A1と中空状軸杆A2との固着手段は摩
擦溶接によるものであって、Ｂは摩擦溶接機であり、９
は回転クランプであり、10は移動クランプである。回転
クランプ９は、モータ11にて回転し、移動クランプ10は
油圧等の流体圧シリンダー12にて前後方向（第５図の左
右方向）に移動することができる。Fixing means and its rack shaft body A 1 a hollow shaft rod A 2 are due friction welding, B is a friction welding machine, 9
Is a rotary clamp and 10 is a moving clamp. The rotating clamp 9 is rotated by a motor 11, and the moving clamp 10 can be moved in the front-rear direction (the left-right direction in FIG. 5) by a hydraulic cylinder 12 such as a hydraulic pressure.
その回転クランプ９には中空状軸杆A2がチャック9aに
て固定され、移動クランプ10にはラック軸本体A1がチャ
ック10aにて固定され、モータ11が始動して回転クラン
プ９によって中空状軸杆A2が高速回転する。Its the movable clamp 9 hollow shaft rod A 2 is fixed by a chuck 9a, the mobile clamp 10 rack shaft body A 1 is fixed by a chuck 10a, a hollow shape by rotating the clamp 9 motor 11 is started shaft rod a 2 is rotated at a high speed.
一方、移動クランプ10に固定されたラック軸本体A
1は、移動クランプ10が回転クランプ９に向かって移動
すると同時にラック軸本体A1の端部が中空状軸杆A2の内
周側面７に膨大頭部５が圧入されつつ軸本体A1と中空状
軸杆A2との端部同士が当接し、中空状軸杆A2の高速回転
による摩擦溶接にて固着がなされるものである。On the other hand, the rack shaft main body A fixed to the moving clamp 10
1 is that the moving clamp 10 moves toward the rotating clamp 9 and at the same time, the end of the rack shaft body A 1 is pressed into the inner peripheral side surface 7 of the hollow shaft A 2 while the enlarged head 5 is pressed into the shaft body A 1 . ends of a hollow shaft rod a 2 abuts in which fixed by friction welding by the high-speed rotation of the hollow shaft rod a 2 is made.
請求項１の考案においては、軸方向の一端部の中央位
置より外方に細径首部４を介して膨大頭部５を突出形成
し、且つ前記細径首部４の基部箇所の軸端面に環状窪み
部３を形成したラック軸本体A1と、中空状軸杆A2とから
なり、該中空状軸杆A2の内周側面７内に膨大頭部５が挿
入されて、ラック軸本体A1と中空状軸杆A2との端部同士
が摩擦溶接されてなるステアリングラック軸としたこと
により、まず第１に力学的強度に優れたステアリングラ
ック軸を提供することができるし、第２に充分な強度を
確保しながらステアリングラック軸全体を軽量化するこ
とができるし、第３にラック軸本体A1と中空状軸杆A2と
の摩擦溶接時による変形を防止することができる等の効
果を奏する。In the invention of claim 1, the enlarged head 5 is formed so as to protrude outward from the center position of one end in the axial direction via the small-diameter neck 4, and an annular end surface is formed at the base end of the small-diameter neck 4. a rack shaft body a 1 forming the recess 3 consists of a hollow shaft rod a 2 Prefecture, and the enormous head 5 is inserted into the inner circumferential side within 7 of the hollow-shaped shaft rod a 2, the rack shaft body a By using a steering rack shaft formed by friction welding the ends of the hollow shaft A 1 and the hollow shaft A 2 , first, a steering rack shaft having excellent mechanical strength can be provided. while ensuring sufficient strength to be able to reduce the weight of the whole steering rack shaft, and the like can be prevented from being deformed by the time the friction welding of the rack shaft body a 1 a hollow shaft rod a 2 to 3 Has the effect of
これらの効果について詳述すると、ラック軸本体A1に
は軸方向の一端部の中央位置より外方に細径首部４を介
して膨大頭部５を突出形成し、該膨大頭部５は中空状軸
杆A2の内周側面７内に挿入当接される構成となってい
る。To elaborate on these effects, the rack shaft via the small-diameter neck portion 4 protrudes form a large head 5 outward from the center position of the one end portion in the axial direction in the main body A 1, bulging large head 5 is hollow inserted into the inner circumferential side within 7 Jojiku杆a 2 has a contact configurations.
従って、ラック軸本体A1と中空状軸杆A2の端部同士が
摩擦溶接により固着されてなることにより、ラック軸本
体A1と中空状軸杆A2とは、その端部同士の固着箇所以外
に膨大頭部５と中空状軸杆A2の内周側面７との接触状箇
所が存在し、該接触状箇所と前記端部同士の固着箇所と
の２箇所により極めて強固なる固着ができる。Thus, by the end portions of the rack shaft body A 1 a hollow shaft rod A 2, which are secured by friction welding, to a rack shaft body A 1 a hollow shaft rod A 2 are fixed the ends there are contact-shaped portion between the inner peripheral surface 7 of the large head 5 and the hollow shaft rod a 2 in locations other than, a very strong Naru fixed by two points with fixed positions between said end portion and the contact shape portion it can.
この強固なる効果の作用について、具体的に説明する
と、中空状軸杆A2のジョイント部Ｊ側に荷重Ｆがかかっ
たときに生ずる曲げモーメントは、膨大頭部５が形成さ
れていない場合には、中空状軸杆A2の長さＬとすると、
荷重Ｆ×中空状軸杆A2の長さＬであるが、本考案では、
膨大頭部５は細径首部４を介してラック軸本体A1の端部
より適宜に距離を有しているので、ラック軸本体A1と膨
大頭部５との距離ｌの分だけ短くなり、曲げモーメント
はＦ×（Ｌ−ｌ）となり、曲げモーメントを小さくし
て、ラック軸本体A1と中空状軸杆A2との端部接合箇所に
かかる応力も小さくすることができ、耐久性のあるステ
アリングラック軸とすることができる。The operation of this robust Naru effect, More specifically, if occurring bending moment when a load F is applied to the joint portion J side of the hollow shaft rod A 2 are not large head 5 is formed , when the length L of the hollow shaft rod a 2,
Although the length L of the load F × hollow shaft rod A 2, in the present invention is,
Since large head 5 has a suitably distance from the end portion of the rack shaft body A 1 via the small-diameter neck portion 4, by the amount of the distance l between the rack shaft body A 1 enormous head 5 becomes shorter , bending moment F × (L-l), and the to reduce the bending moment, stress applied to the end joints between the rack shaft body a 1 a hollow shaft rod a 2 can also be reduced, durability It can be a steering rack shaft with the.
また、ラック軸本体A1の軸方向の一端部の中央位置よ
り外方に細径首部４を介して膨大頭部５を突出形成し、
且つ前記細径首部４の基部箇所の軸端面に環状窪み部３
を形成したことにより、ラック軸本体A1端部と中空状軸
杆A2端部とを摩擦溶接するときにラック軸本体A1及び中
空状軸杆A2の中心方向への溶融時のはみ出し肉が環状窪
み部３内に十分に逃げるようになって溜めることがで
き、摩擦溶接時の変形歪等を防止し、摩擦溶接を良好に
できる利点がある。In addition, an enlarged head 5 is formed so as to protrude from a central position of one end in the axial direction of the rack shaft main body A 1 via a small-diameter neck 4,
And an annular recess 3 in the shaft end face at the base of the small diameter neck 4.
By forming a protruding during melting of the center of the rack shaft body A 1 and hollow shaft rod A 2 when friction welding the rack shaft body A 1 ends a hollow shaft rod A 2 end There is an advantage that the flesh can escape sufficiently in the annular recessed portion 3 and can be accumulated, thereby preventing deformation distortion and the like during friction welding and improving friction welding.
次に請求項２の考案においては、請求項１の構成にお
ける中空状軸杆A2の内周接合端には膨大頭部５が遊挿可
能な導入部８を形成し、ラック軸本体A1と中空状軸杆A2
との端部同士が当接して膨大頭部５が内周側面７に挿入
され、ラック軸本体A1と中空状軸杆A2との端部同士が摩
擦溶接されてなるステアリングラック軸としたことによ
り、請求項１の考案の効果を奏する外に、ラック軸本体
A1と中空状軸杆A2との接合時における位置合わせが極め
て容易にでき、且つ摩擦溶接作業時間を短縮することが
できるものである。In next devised according to claim 2, the large head 5 forms a loosely inserted possible introduction portion 8 on the inner peripheral joining end of the hollow shaft rod A 2 in the configuration of claim 1, the rack shaft body A 1 And hollow shaft A 2
The end portions of the inserted into the inner peripheral surface 7 is large head 5 abuts the end portions of the rack shaft body A 1 a hollow shaft rod A 2 has a steering rack shaft formed by friction welding In addition to the effects of the invention of claim 1, the rack shaft body
Can alignment very easily at the time of bonding between A 1 and hollow shaft rod A 2, it is capable of and shortening the friction welding operation time.
これらの効果について詳述すると、中空状軸杆A2の接
合側端に形成した導入部８はその直径をラック軸本体A1
の導入部８の外径よりも大きくしており、且つ導入部８
の中空状軸杆A2の接合側端よりの長さが、ラック軸本体
A1の端部と膨大頭部５との距離よりも短いものとしてい
るので、ラック軸本体A1に中空状軸杆A2を固着するとき
に中空状軸杆A2の導入部８の範囲内で膨大頭部５は遊挿
状態となり迅速にラック軸本体A1と中空状軸杆A2との端
部同士を近接することができ、極めて僅かの距離におい
て膨大頭部５と中空状軸杆A2の内周側面７とで挿入工程
となり、作業時間を短縮することができる利点がある。To elaborate on these effects, the introduction portion 8 formed on the joining end of the hollow shaft rod A 2 rack shaft body A 1 of its diameter
Is larger than the outer diameter of the introduction section 8 and the introduction section 8
The length of the joint end of the hollow shaft rod A 2 is a rack shaft body
Since it is assumed shorter than the distance between the end portion and the large head 5 of A 1, the range of the introduction portion 8 of the hollow shaft rod A 2 when the rack shaft body A 1 for fixing the hollow shaft rod A 2 large head 5 is able to close the ends of the quick rack shaft body a 1 a hollow shaft rod a 2 becomes a loosely with the inner, large head 5 and the hollow shaft at a very short distance in the inner peripheral side surface 7 of the rod a 2 becomes insertion process, there is an advantage that it is possible to shorten the working time.
図面は本考案の実施例を示すものであって、その第１図
は本考案のステアリングラック軸の要部断面図、第２図
は本考案を分解した要部斜視図、第３図は第２図とは別
の実施例の分解した要部斜視図、第４図は摩擦溶接箇所
の状態を示す断面図、第５図は摩擦溶接機にて本考案の
ステアリングラック軸を製造するところを示す略示図、
第６図は本考案を内装した舵取装置の断面図、第７図，
第８図は導入部を設けた中空状軸杆をラック軸本体に接
合固着するところを示す断面図、第９図は本考案のステ
アリングラック軸に荷重がかかった状態を示す略示図で
ある。 A1…ラック軸本体、A2…中空状軸杆、３…環状窪み部、
４…細径首部、５…膨大頭部、７…内周側面、８…導入
部。The drawings show an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 is a sectional view of a main part of a steering rack shaft of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a main part of the present invention disassembled, and FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view of a main part of another embodiment different from FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view showing a state of a friction welding portion, and FIG. Schematic diagram,
FIG. 6 is a sectional view of a steering device incorporating the present invention, FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing that the hollow shaft provided with the introduction portion is joined and fixed to the rack shaft main body, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a state where a load is applied to the steering rack shaft of the present invention. . A 1 … Rack shaft body, A 2 … Hollow shaft rod, 3… Circular recess,
4 ... Narrow neck, 5 ... Huge head, 7 ... Inner peripheral side, 8 ... Introduction part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 太田 久司 群馬県桐生市広沢町１丁目2757番地 株 式会社山田製作所内 (72)考案者 鹿貫 誠治 群馬県桐生市広沢町１丁目2757番地 株 式会社山田製作所内 (56)参考文献 特開 昭57−195960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−166089（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−70133（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hisashi Ota 1-2757 Hirosawa-cho, Kiryu-shi, Gunma Co., Ltd. Yamada Works (72) Inventor Seiji Kanuki 1-2757 Hirosawa-cho, Kiryu-shi, Gunma Co., Ltd. (56) References JP-A-57-195960 (JP, A) JP-A-62-166089 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 50-70133 (JP, U)
Claims (2)
首部を介して膨大頭部を突出形成し、且つ前記細径首部
の基部箇所の軸端面に環状窪み部を形成したラック軸本
体と、中空状軸杆とからなり、該中空状軸杆の内周側面
に膨大頭部が挿入され、ラック軸本体と中空状軸杆との
端部同士が摩擦溶接されてなることを特徴としたステア
リングラック軸。1. A rack having an enlarged head protruding outward from a central position of one end in an axial direction via a small-diameter neck, and an annular recess formed in a shaft end surface at a base portion of the small-diameter neck. A shaft body and a hollow shaft, a huge head is inserted into the inner peripheral side surface of the hollow shaft, and the ends of the rack shaft body and the hollow shaft are friction welded. A characteristic steering rack shaft.
首部を介して膨大頭部を突出形成し、且つ前記細径首部
の基部箇所の軸端面に環状窪み部を形成したラック軸本
体と、中空状軸杆とからなり、該中空状軸杆の内周接合
端には膨大頭部が遊挿可能な導入部を形成し、ラック軸
本体と中空状軸杆との端部同士が当接して膨大頭部が内
周側面に挿入され、ラック軸本体と中空状軸杆との端部
同士が摩擦溶接されてなることを特徴としたステアリン
グラック軸。2. A rack having an enlarged head protruding outwardly from a central position of one end in the axial direction via a small-diameter neck portion, and an annular recess formed in a shaft end surface at a base portion of the small-diameter neck portion. A shaft main body and a hollow shaft; an inner peripheral joint end of the hollow shaft having an introduction portion into which a huge head can be loosely inserted; and an end between the rack shaft body and the hollow shaft. A steering rack shaft characterized in that an abutment head is inserted into an inner peripheral side surface by abutting each other, and ends of a rack shaft main body and a hollow shaft rod are friction-welded to each other.
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| JP1990118530U JP2554165Y2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Steering rack shaft |
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-
1990
- 1990-11-14 JP JP1990118530U patent/JP2554165Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0475776U (en) | 1992-07-02 |
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Legal Events
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