JPH05248456A - ローラクラッチ - Google Patents

ローラクラッチ

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Publication number
JPH05248456A
JPH05248456A JP4332911A JP33291192A JPH05248456A JP H05248456 A JPH05248456 A JP H05248456A JP 4332911 A JP4332911 A JP 4332911A JP 33291192 A JP33291192 A JP 33291192A JP H05248456 A JPH05248456 A JP H05248456A
Authority
JP
Japan
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roller
roller clutch
clutch
rollers
races
Prior art date
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Pending
Application number
JP4332911A
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English (en)
Inventor
Gregory J Malecha
グレゴリー・ジェイ・メルッカ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Automotive Transmission and Engine Component Corp
Original Assignee
BorgWarner Automotive Transmission and Engine Component Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Automotive Transmission and Engine Component Corp filed Critical BorgWarner Automotive Transmission and Engine Component Corp
Publication of JPH05248456A publication Critical patent/JPH05248456A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/12—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • F16D41/067—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケージの構造を改良することにより高速運転
に適したローラクラッチを提供する。 【構成】 ローラクラッチ２０はケージ３２を備え、
そのケージはかかりを有する複数の支柱４０を有する。
支柱は支持ブロック４２をケージ３２の回りで回転運動
しないように取り付けるために実質的に同軸のクラッチ
レース２４、２６間に取り付けられる。支持ブロックは
ローラ２２を受けるための輪郭が形成されたポケット４
４を一方の側部に有する。ばね４８が他の側部に取り付
けられ、そのばねは隣接する支持ブロック４２に受けら
れたローラ２２を円周方向に偏倚し、高速運転状態の下
で安定した性能を許容する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動変速機に使用される
一方向クラッチに関し、更に詳細には、高速に適用する
ために改良したケージ、支持ブロック及びばね装置を有
するクラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のローラクラッチは、一つのクラッ
チレースの円筒状の通路と他のクラッチレースの一連の
傾斜したカム斜面との間に形成された楔止めポケット内
に配置された複数の円筒状のローラを備えている。一つ
のレースに嵌められたケージが、ローラの端部を止めか
つローラがレース間の環状の隙間の外に軸方向に移動す
るのを防止する、ある種の側部レールを有する。個々の
附勢ばねが各ローラをカム斜面の上に楔止め位置まで連
続的に偏倚している。レースと他の要素との間の偏心性
により、ローラはクラッチの動作中に楔止めポケット内
で円周方向に前後に移動する。
【０００３】典型的に、従来のローラクラッチではケー
ジ又はばねによる円周方向のローラの移動を顕著に制限
するものがなく、かつオーバーランニング中のローラの
動作を特別に制御するものがない。ローラの自由な移動
が必要なため、特に高速において制御が困難になってい
る。
【０００４】従来技術のローラクラッチの高速に適合す
る能力は、個々のローラを支持しかつローラが運転中に
内側及び外側レースに関して調整されるときローラを案
内するローラ制御かご（ｃａｒ）を使用することによっ
て改善された。各ローラは個々の制御かごを有し、その
制御かごはローラを確実に保持するのに十分なように密
にローラを完全に囲んでいる。ローラの制御を考慮した
特許には米国特許第４，８２１，８５６号、第４，８９
３，７０２号及び第４，９９３，５２８号がある。しか
しながら、幾つかのローラカー構造は複雑で、製造コス
トが嵩む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、典型
的な従来技術の一方向ローラクラッチに対する最大速度
限界より上の速度に適用して動作できる改良した一方向
ローラクラッチを提供することである。
【０００６】本発明の他の目的は、高速運転の下で及び
偏心状態の下でローラを支持するように改善した一方向
ローラクラッチを提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、改良したレースの迎
合性又はコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を
有する改良した一方向ローラクラッチを提供することで
ある。本発明の更に他の目的は、ローラの軸方向抜け出
しを阻止するローラ支持体を有する改良した一方向ロー
ラクラッチを提供することである。
【０００８】本発明の更に他の目的は、ばねの振動の少
ない改良した一方向ローラクラッチを提供することであ
る。本発明の他の目的は、ローラの質量を少なくした改
良した一方向ローラクラッチを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の円筒状
のローラが第１と第２の実質的に同軸のクラッチレース
の間に配置され、クラッチレースが軸線方向に伸びる単
一の軸線の回りで同軸であり、前記ローラの各々が第１
のレースの円筒状の通路と第２のレースに形成されたそ
れぞれの向かい合う傾斜したカム斜面との間で選択的に
係合可能であり、前記ローラがクラッチの動作中に前記
レース間で円周方向に動くローラクラッチにおいて、前
記レースの軸線に関して実質的に固定した向きを保つよ
うに前記レース間に装着可能なケージであって、前記ケ
ージが内側及び外側の周辺縁を有するリングによって限
定され、前記内側縁がほぼ円形でありかつ前記外側縁が
前記第２のレースの外側レース面に形成された向かい合
う傾斜したカム斜面にほぼ相当する形状を有し、前記ケ
ージが前記リングから伸びかつ前記レースの軸線とほぼ
平行であって、かかりを有する複数の支柱を備えている
ケージと、前記かかりを有する支柱に取り付けられた複
数の支持ブロックと、前記各ローラ用の複数のばねと、
を備え、前記複数の支持ブロックの各々がそれぞれのロ
ーラを収容するための輪郭が形成されたポケットを一側
部に備え、前記複数の支持ブロックの各々が取り付け部
分を前記ポケットの反対側の側部に備え、各ばねは一端
が一つの支持ブロックの前記取り付け部分に取り付けら
れ、第２の端部が隣接する支持ブロック内に収容された
ローラと係合し、それによって高速運転状態の下で安定
した性能を与えるように構成されている。
【００１０】
【作用】上記目的及び他の目的を実行する際して、改良
したローラクラッチは、複数の円筒状のローラが一対の
実質的に同軸のクラッチレース間に配置され、ローラの
各々の上面及び下面が一方のクラッチレースの円筒状の
通路及び他のクラッチレースに形成されたそれぞれの向
かい合う傾斜したカム斜面においてレースと選択的に係
合可能である形式のクラッチである。クラッチレース間
のローラはクラッチ動作中にレース間で円周方向に移動
する。
【００１１】ケージはレースの軸線に関して実質的に固
定した向きで保持するようにレース間に取り付けられる
ようになっている。ケージは内側周辺縁及び外側周辺縁
を有するリングによって限定されている。内側縁はほぼ
円形でありかつ外側縁は外側レースの表面に形成された
向かい合う傾斜したカム斜面にほぼ対応する形状であ
る。ケージはレース間でリングから伸びていてかかりを
有する複数の支柱を備え、その支柱はレースの同軸軸線
とほぼ平行である。
【００１２】複数の支持ブロックがかかりを有する支柱
に取り付けられている。この取り付けにより、動作中に
要求されるように支持ブロックの不整合及び移動が許容
される。各支持ブロックは、それぞれのローラを収容す
るための、輪郭が形成されたポケットを一方の側に有し
かつばねを取り付けるための取り付け部分をポケットの
反対側に有する。各ばねは一端が支持ブロックの取り付
け部分に取り付けられている。ばねの第２の端部は隣接
する支持ブロック内に収容されているローラと円周方向
に係合するように偏倚されている。この装置は高速運転
状態の下で安定した性能を与える。
【００１３】支持ブロックは、好ましくは、切欠きの付
いた通路すなわちスロットを備え、そのスロットは、か
かりを有する支柱を受けて支持ブロックを、レース間で
ケージに係止するように輪郭が形成されたポケット側と
取り付け部分側との間でレースの軸線にほぼ平行に伸び
ている。各支持ブロックに形成された収容棚は輪郭が形
成されたポケット側の終端を限定しかつ支持ブロック内
に収容されたローラの軸方向抜け出しを阻止する。
【００１４】好ましい実施例において、支持ブロックの
ばねを取り付けるための取り付け部分は、その支持ブロ
ックに沿った方向に軸線方向に伸びる通路である。ま
た、ケージは、更に各ばねに対して一つ宛形成された複
数の成形された支柱を備え、その支柱はかかりを有する
支柱間で交互に隔てられかつ同軸方向にほぼ平行にリン
グから伸びて、ばねが締め付けられることから守り、高
速及び偏心状態の下でローラを支持する。更に好ましく
は、これらの成形された支柱はローラの輪郭及び位置に
合うように形成されている。代わりに、成形された支柱
はローラの輪郭及び位置に合うように角度が付けられ
る。
【００１５】ケージは、好ましくは、ローラ端部におい
て摩擦を減ずるように特別にコーティングした又はしみ
込ませた金属又は複合材料合成物で作られている。好ま
しいばねは平坦Ｚ形状であるが、成形したワイヤ形状の
ばねも利用できる。
【００１６】中空ローラのような低質量の要素により、
減少した質量により速度性能を増大しかつ係合特性を増
大する。ローラは更に質量を減少するためにセラミック
材料で作られ得る。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施れについ
て説明する。図１において、本発明にしたがってつくら
れた一方向ローラクラッチは全体が参照番号２０で示さ
れている。ローラクラッチは一対の実質的に同軸の内側
クラッチレース２４と外側クラッチレース２６との間に
置かれた複数の円筒状のローラ２２を備えている。ロー
ラ２２は内側クラッチレース２４の円筒状の通路２８と
外側クラッチレース２６に形成されたそれぞれの向かい
合う傾斜したカム斜面３０との間で選択的に係合可能で
ある。図３に示されるように、ローラ２２はクラッチ動
作中にクラッチレース（以下単にレース）２４と２６と
の間で円周方向に顕著に移動する。
【００１８】図１及び図２において、クラッチ２０はケ
ージ３２を備え、そのケージはレースの軸線に関して実
質的に固定した向きに保つようにレース２４、２６間に
装着されるようになっている。ケージ３２は内側周辺縁
３６及び外側周辺縁３８を有するリング３４によって限
定されている。内側縁３６はほぼ円形であり、外側縁３
８は外側レース２６の向かい合う傾斜したカム斜面３０
にほぼ相当する形状を有する。かかりを有する複数の支
柱４０がレース２４と２６との間でリング３４から伸び
かつレースの同軸軸線とほぼ平行である。
【００１９】複数の支持ブロック４２がかかりを有する
支柱４０の上に取り付けられている。各支持ブロック４
２はそれぞれのローラ２２を収容するために、輪郭が形
成されたポケット４４を一方の側部に備えている。支持
ブロック４２の各々はポケット４４の反対側に取り付け
部分４６を備えている。複数のばね４８の各々は図２に
おいてＺばねとして示され、各ローラ２２に対して一つ
宛あり、第１の端部５０が支持ブロック４２の取り付け
部分４６内に取り付けられ、第２の端部５２が隣接する
支持ブロック内に収容されたローラと円周方向に偏倚さ
れて係合しており、これにより高速運転状態の下で安定
した性能を有する。
【００２０】図４ないし図７において、各支持ブロック
４２は切欠きを有する通路すなわちスロット５４を備
え、その通路は同軸方向にほぼ平行に伸びかつ輪郭が形
成されたポケット４４との間に配置されてかかりを有す
る支柱４０を係止するように受ける。この通路５４によ
り支持ブロック４２がかかりを有する支柱４０に取り付
けられ、その結果支持ブロックは外れることがなく、し
かも支持ブロックは動作中必要とされるように支柱に関
して動くことが許される。支持ブロック４２が支柱４０
に沿って動くことができることにより、支持ブロックの
自動整合が許容されかつレース２４、２６との迎合性が
改善される。
【００２１】取り付け部分４６はばね４８を係止するた
めの確実な係止設計の特徴を有する。確実な係止設計は
クラッチ２０の動作中振動を減少する。
【００２２】図６ないし図１１に示されるように、各支
持ブロック４２は、支持ブロックに形成されかつポケッ
ト内に受けられたローラ２２の軸方向抜け出しを阻止す
るようにポケット４４の終端（ｔｅｒｍｉｎｕｓ）を限
定する収容棚（ｓｈｉｐｐｉｎｇ ｌｅｄｇｅ）５８を
備える。図１１において、収容棚５８は延長部５８’で
置き換えられ、その延長部はローラ２２が脱出するのを
阻止し、軸方向スラストワッシャの必要性を無くしかつ
油をブロック４２内に保持する。ローラ２２は輪郭が形
成されたポケット４４の形状により半径方向に抜け出す
ことから守られる。
【００２３】本発明の好ましい実施例において、ケージ
３２は複数の成形された支柱６０を各ばね４８に対して
一つ宛備え、その支柱６０は同軸方向にほぼ平行にかつ
かかりを有する支柱４０と交互に伸びていて、クラッチ
動作中にばねが締め付けられることから守りかつ高速か
つ偏心状態の下でローラ２２を支える。成形された支柱
６０はローラの輪郭及び位置に合うように形がつくられ
ている。代わりに、成形された支柱６０はローラの輪郭
及び位置に合うように角度が付けられてもよい。
【００２４】好ましくは、ケージ３２は、支柱６０とロ
ーラ２２との境界面における摩耗を阻止するために、摩
擦減少化合物でコーティングされ或は摩擦減少化合物を
しみ込ませる。このような摩擦減少化合物は合成ゴム活
性化材料（ｅｎｅｒｇｉｚｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）
のエラストマプラスチックすなわち弾性プラスチック、
又は熱可塑性工学（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）プラスチック合成材料を備え、そ
のいずれも種々の補強材料又は繊維を入れても入れなく
てもよい。ケージ３２は、外側レース２６のスナップリ
ング溝６２内に嵌合された通常のスナップリング（図示
せず）によってレース２４と２６との間に抜け出さなに
ように取り付けられる。
【００２５】図８ないし図１０は成形されたワイヤ形状
のばね４８’が示されている。Ｚ型ばね４８は遠心移動
に対する抵抗を与えるけれども、Ｚ型ばね４８に比較し
てその減少した質量により、ばね４８’は高速性能を増
大した改善した負荷特性を備え、したがって標準のアコ
ーデオンばねより高速状態において安定性を増加する。
【００２６】図１０はばね４８’の第２の端部５２を示
し、その端部は移動中にローラ２２が抜け出すのを防止
しかつ高速性能を与えるためにカップ形を有する。ロー
ラ２２及びばね４８’の運動の制御及び適合は第２の端
部５２の輪郭が形成された形状によって与えられる。
【００２７】好ましくは、ローラ２２は一方向ローラク
ラッチ２０の速度性能を増加するために低質量である。
ローラ２２は質量を減少するために中空ローラ又はセラ
ミックローラであり得る。カップ状化（ｃｕｐｐｉｎ
ｇ）のようなローラ端部の特別な処理も高速係合性能を
増加するために使用され得る。
【００２８】本発明を実施するための最適のモードが詳
細に記載されたが、当業者は本発明の範囲内で改良、変
更が可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば高速運転の下でかつ偏心
状態の下でローラを適切に支持できるローラクラッチが
提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがってつくられたローラクラッチ
の一部を取り除いた斜視図である。
【図２】図１のローラクラッチの展開図である。
【図３】支持ブロック、ローラ及びばね装置を示すロー
ラクラッチの側面図である。
【図４】一方の側部の輪郭が形成されたポケット及び他
の側部のばね取り付け部分を示す支持ブロックの詳細端
面図である。
【図５】図４の線５−５に沿った断面図であって支持ブ
ロックの端部の円弧形状を示す図である。
【図６】一方向ローラクラッチのケージから伸びる、か
かりを有する支柱に取り付けられた支持ブロックを示す
断面図である。
【図７】かかりを有する支柱の詳細を示す図である。
【図８】一方向ローラクラッチのローラを円周方向に偏
倚するのに使用される巻かれたワイヤばねを示す図であ
る。
【図９】図８のワイヤばね側面図である。
【図１０】鎖線で示されるローラに合うように形成され
た端部を示すワイヤばねの他の側面図である。
【図１１】延長部を備える支持ブロックの代わりの構造
の斜視図である。
【符号の説明】
２０ ローラクラッチ ２２ ローラ ２４、２６ レース ２８ 通路 ３０ カム斜面 ３２ ケージ ３４ リング ３６ 内側縁 ３８ 外側縁 ４０ 支柱 ４２ 支持ブロック ４４ ポケット ４６ 取り付け部分 ４８ ばね ５４ 通路 ５６ 収容棚 ６０ 支柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー・ジェイ・メルッカ アメリカ合衆国イリノイ州60540，ネパー ヴィル，ノース・フレモント・ストリート 117

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の円筒状のローラ（２２）が第１と
    第２の実質的に同軸のクラッチレース（２４、２６）の
    間に配置され、クラッチレースが軸線方向に伸びる単一
    の軸線の回りで同軸であり、前記ローラの各々が第１の
    レース（２４）の円筒状の通路（２８）と第２のレース
    （２６）に形成されたそれぞれの向かい合う傾斜したカ
    ム斜面（３０）との間で選択的に係合可能であり、前記
    ローラがクラッチの動作中に前記レース（２４、２６）
    間で円周方向に動くローラクラッチ（２０）において、 前記レースの軸線に関して実質的に固定した向きを保つ
    ように前記レース間に装着可能なケージ（３２）であっ
    て、前記ケージ（３２）が内側及び外側の周辺縁（３
    ６、３８）を有するリング（３４）によって限定され、
    前記内側縁（３６）がほぼ円形でありかつ前記外側縁
    （３８）が前記第２のレース（２６）の外側レース面に
    形成された向かい合う傾斜したカム斜面（３０）にほぼ
    相当する形状を有し、前記ケージ（３２）が前記リング
    （３４）から伸びかつ前記レース（２４、２６）の軸線
    とほぼ平行であって、かかりを有する複数の支柱（４
    ０）を備えているケージと、 前記かかりを有する支柱（４０）に取り付けられた複数
    の支持ブロック（４２）と、 前記各ローラ（２２）用の複数のばね（４８）と、を備
    え、 前記複数の支持ブロック（４２）の各々がそれぞれのロ
    ーラ（２２）を収容するための輪郭が形成されたポケッ
    トを一側部に備え、前記複数の支持ブロック（４２）の
    各々が取り付け部分（４６）を前記ポケット（４４）の
    反対側の側部に備え、 各ばね（４８）は一端が一つの支持ブロック（４２）の
    前記取り付け部分（４６）に取り付けられ、第２の端部
    が隣接する支持ブロック（４２）内に収容されたローラ
    （２２）と係合し、それによって高速運転状態の下で安
    定した性能を与えるローラクラッチ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記複数の支持ブロック（４２）の各々
    が切欠き付きの通路（５４）を備え、その通路が、前記
    かかりを有する支柱（４０）を受けるように、前記輪郭
    が形成されたポケット（４４）と前記取り付け部分（４
    ６）との間で前記レース（２４、２６）の軸線にほぼ平
    行に伸びているローラクラッチ。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記複数の支柱ブロックの各々が、前記
    支柱ブロック（４２）に形成されかつ中に収容されたロ
    ーラ（２２）の軸方向抜け出しを防止するように輪郭が
    形成されたポケット（４４）の側部終端を限定する収容
    棚（５６）を備えるローラクラッチ。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記取り付け部分（４６）は前記支持ブ
    ロック（４２）に沿った軸方向に伸びる通路であるロー
    ラクラッチ。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記ケージ（３２）が各ばね（４８）に
    対して一つ宛の複数の成形された支柱（６０）を備え、
    その支柱が前記リング（３４）から前記レース（２４、
    ２６）の軸線にほぼ平行に伸び、それによって前記ばね
    （４８）が締め付けられることから守りかつ高速及び偏
    心負荷状態の下で前記ローラ（２２）を支持するローラ
    クラッチ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記成形された支柱（６０）が前記ロー
    ラ（２２）の輪郭及び位置に合うように形成されている
    ローラクラッチ。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記ケージ（３２）に摩擦減少化合物が
    しみ込ませてあるローラクラッチ。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記摩擦減少化合物が合成ゴム活性化材
    料のエラストマプラスチックであるローラクラッチ。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載のローラクラッチ（２
    ０）において、前記摩擦減少化合物が熱可塑性工学プラ
    スチック合成材料であるローラクラッチ。
  10. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載のローラクラッ
    チ（２０）において、前記エラストマプラスチック又は
    熱可塑性工学プラスチック合成材料に種々の補強材料が
    充填されているローラクラッチ。
JP4332911A 1992-01-09 1992-12-14 ローラクラッチ Pending JPH05248456A (ja)

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