JPH07110037A - シンクロナイザーリング - Google Patents
シンクロナイザーリングInfo
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- JPH07110037A JPH07110037A JP4345282A JP34528292A JPH07110037A JP H07110037 A JPH07110037 A JP H07110037A JP 4345282 A JP4345282 A JP 4345282A JP 34528292 A JP34528292 A JP 34528292A JP H07110037 A JPH07110037 A JP H07110037A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
-
- 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
- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
- F16D23/025—Synchro rings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】安定した摩擦特性を有すると共に強度不足が生
じることがなく、しかも品質の安定したシンクロナイザ
ーリングを提供する。 【構成】回転する相手部材との同期摺動および相手部材
からの離脱を行うシンクロナイザーリングにおいて、シ
ンクロナイザーリングが C:0.2 〜 1.0 % Cu:8.0 〜 15.0 % Cr、Mn、Mo、およびPのうち1種または2種以
上:0.1 〜7.0 %を含有し、残りがFeと不可壁不純物
からなる組成(以上重量%)を有するFe系焼結合金で
構成され、基地組織中に遊離Cu相が析出しているFe
系焼結合金製であり、またシンクロナイザーリングが空
孔率3 〜8 容量%のFe系焼結合金製シンクロナイザー
リング1である。
じることがなく、しかも品質の安定したシンクロナイザ
ーリングを提供する。 【構成】回転する相手部材との同期摺動および相手部材
からの離脱を行うシンクロナイザーリングにおいて、シ
ンクロナイザーリングが C:0.2 〜 1.0 % Cu:8.0 〜 15.0 % Cr、Mn、Mo、およびPのうち1種または2種以
上:0.1 〜7.0 %を含有し、残りがFeと不可壁不純物
からなる組成(以上重量%)を有するFe系焼結合金で
構成され、基地組織中に遊離Cu相が析出しているFe
系焼結合金製であり、またシンクロナイザーリングが空
孔率3 〜8 容量%のFe系焼結合金製シンクロナイザー
リング1である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシンクロナイザーリング
に関し、さらに詳しくは優れた摩擦特性および充分な耐
摩耗性・耐久性を有し、しかも品質の安定したシンクロ
ナイザーリングに関する。
に関し、さらに詳しくは優れた摩擦特性および充分な耐
摩耗性・耐久性を有し、しかも品質の安定したシンクロ
ナイザーリングに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば同期噛合い式歯車変速機におい
ては、従来よりシンクロナイザーリンングが用いられて
いる。
ては、従来よりシンクロナイザーリンングが用いられて
いる。
【0003】このシンクロナイザーリング1は、回転す
る相手部材、たとえばテーパーコーンとの同期摺動およ
び該テーパーコーンからの離脱を行う摩擦環であり、互
いに噛み合わせる二つの歯車の周速を等速とするのに重
要な動きをする。そして、その構造としては、図1に示
すように、相手部材と噛み合う多数の歯形100 が最外周
部に所定間隔で設けられているとともに、テーパーコー
ンと接触する内周面101 には摩擦力付与のためのリング
状条溝102 が設けられ、潤滑油を逃がすための縦溝103
がリング状条溝102 に直交するように必要に応じて形成
され、さらに外周面にはシンクロナイザーキーが嵌合す
るキー溝104 が設けられたものなどが知られており、形
成材料には一般に黄銅(Cu−Zn合金)が用いられて
いた。
る相手部材、たとえばテーパーコーンとの同期摺動およ
び該テーパーコーンからの離脱を行う摩擦環であり、互
いに噛み合わせる二つの歯車の周速を等速とするのに重
要な動きをする。そして、その構造としては、図1に示
すように、相手部材と噛み合う多数の歯形100 が最外周
部に所定間隔で設けられているとともに、テーパーコー
ンと接触する内周面101 には摩擦力付与のためのリング
状条溝102 が設けられ、潤滑油を逃がすための縦溝103
がリング状条溝102 に直交するように必要に応じて形成
され、さらに外周面にはシンクロナイザーキーが嵌合す
るキー溝104 が設けられたものなどが知られており、形
成材料には一般に黄銅(Cu−Zn合金)が用いられて
いた。
【0004】たとえばこのような構造に形成されること
のあるシンクロナイザーリングにおいては、一般に、機
械的強度及び精度が高いことはもとより、相手部材と接
触する内周面の摩擦特性が優れていると共に充分な耐摩
耗性を有していることが要求される。特に自動車用変速
機の分野においては、近年におけるミッションの高級
化、高性能に伴って確実な作動性はもとより操作感にも
高級感やスポーティー感が求められることから内周面の
摩擦特性および耐摩耗性がさらに向上しているシンクロ
ナイザーリングが望まれている。
のあるシンクロナイザーリングにおいては、一般に、機
械的強度及び精度が高いことはもとより、相手部材と接
触する内周面の摩擦特性が優れていると共に充分な耐摩
耗性を有していることが要求される。特に自動車用変速
機の分野においては、近年におけるミッションの高級
化、高性能に伴って確実な作動性はもとより操作感にも
高級感やスポーティー感が求められることから内周面の
摩擦特性および耐摩耗性がさらに向上しているシンクロ
ナイザーリングが望まれている。
【0005】そこで、黄銅(Cu−Zn合金)を形成材
料とする従来シンクロナイザーリングに比較して内周面
の摩擦特性および摩擦性の向上を図ったシンクロナイザ
ーリングが種々検討されている。
料とする従来シンクロナイザーリングに比較して内周面
の摩擦特性および摩擦性の向上を図ったシンクロナイザ
ーリングが種々検討されている。
【0006】具体的には、金属とセラミックスと酸化物
とが均一に混合され、かつ互いに融着された層が溶射法
により内周面に形成されているシンクロナイザーリング
(特公昭46−15043号公報参照)が知られてい
る。また、シンクロナイザーリングの製造に利用可能な
方法として、例えば金属成分粉末80重量%と非金属成分
粉末20重量%とを含有する焼結粉体からなる摩擦ライニ
ングを火炎噴射法により内周面に形成する摩擦リングの
製造方法(西独特許第3705661号)も知られてい
る。
とが均一に混合され、かつ互いに融着された層が溶射法
により内周面に形成されているシンクロナイザーリング
(特公昭46−15043号公報参照)が知られてい
る。また、シンクロナイザーリングの製造に利用可能な
方法として、例えば金属成分粉末80重量%と非金属成分
粉末20重量%とを含有する焼結粉体からなる摩擦ライニ
ングを火炎噴射法により内周面に形成する摩擦リングの
製造方法(西独特許第3705661号)も知られてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属と
セラミックスと酸化物とが均一に混合され、かつ互いに
融着された層が溶射法により内周面に形成されたものや
金属成分粉末80重量%と非金属成分粉末20重量%とを含
有する焼結粉体からなる摩擦ライニングを火炎噴射法に
より内周面に形成する摩擦リングの製造方法を採用して
得られたもの等の従来のシンクロナイザーリングにおい
ては、未だ必要とする摩擦特性および耐摩耗性が得られ
るまでには至っていない。また、各金属成分の拡散不足
により強度が不足したり、溶射皮膜の材質のばらつきに
より品質が不安定になったりのするという問題もあっ
た。さらに、溶射膜の表層に、しばしば、フレーム中の
不完全溶融粒子あるいは飛散・はね反り粒子等の巻き込
みが生じることがあり、これらの粒子の付着は表面を粗
くするため、摩擦特性が経時的に変化し易くなったり、
付着した粒子の脱落によりミッション系各部の摩耗を招
いたりするという問題もあった。一方、溶射膜の表面粗
度を小さくすることを目的として溶射膜の表面に研削加
工や切削加工を施すことも行われていたが、このような
研削あるいは切削を行うと、加工費がかさみ、また研削
あるいは切削による取代分に原材料の無駄が生じるとい
う欠点があった。
セラミックスと酸化物とが均一に混合され、かつ互いに
融着された層が溶射法により内周面に形成されたものや
金属成分粉末80重量%と非金属成分粉末20重量%とを含
有する焼結粉体からなる摩擦ライニングを火炎噴射法に
より内周面に形成する摩擦リングの製造方法を採用して
得られたもの等の従来のシンクロナイザーリングにおい
ては、未だ必要とする摩擦特性および耐摩耗性が得られ
るまでには至っていない。また、各金属成分の拡散不足
により強度が不足したり、溶射皮膜の材質のばらつきに
より品質が不安定になったりのするという問題もあっ
た。さらに、溶射膜の表層に、しばしば、フレーム中の
不完全溶融粒子あるいは飛散・はね反り粒子等の巻き込
みが生じることがあり、これらの粒子の付着は表面を粗
くするため、摩擦特性が経時的に変化し易くなったり、
付着した粒子の脱落によりミッション系各部の摩耗を招
いたりするという問題もあった。一方、溶射膜の表面粗
度を小さくすることを目的として溶射膜の表面に研削加
工や切削加工を施すことも行われていたが、このような
研削あるいは切削を行うと、加工費がかさみ、また研削
あるいは切削による取代分に原材料の無駄が生じるとい
う欠点があった。
【0008】本発明は上記の事情に基づいてなされたも
のであり、本発明は、優れた摩擦特性および充分な耐摩
耗性を有しているとともに強度不足を生じることがな
く、しかも品質の安定したシンクロナイザーリングを提
供することを目的とし、また、これらの利点を有してい
るとともに溶射膜の研削加工や切削加工が不要であるシ
ンクロナイザーリングを提供することをも目的とする。
のであり、本発明は、優れた摩擦特性および充分な耐摩
耗性を有しているとともに強度不足を生じることがな
く、しかも品質の安定したシンクロナイザーリングを提
供することを目的とし、また、これらの利点を有してい
るとともに溶射膜の研削加工や切削加工が不要であるシ
ンクロナイザーリングを提供することをも目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項1の発明の構成は、回転する相手部材との同
期摺動および相手部材からの離脱を行うシンクロナイザ
ーリングにおいて C:0.2 〜 1.0 %、Cu:8.0 〜 15.0 %、Cr、M
n、Mo、およびPのうち1種または2種以上:0.1 〜
7.0 %を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成(以上重量%)を有するFe系焼結合金で構成され、
かつ基地組織中に遊離Cu相が析出しているFe系焼結
合金製シンクロナイザーリング。請求項2の発明の構成
はシンクロナイザーリングの空孔率が3〜8容量%であ
ることを特徴とするシンクロナイザーリング。
めの請求項1の発明の構成は、回転する相手部材との同
期摺動および相手部材からの離脱を行うシンクロナイザ
ーリングにおいて C:0.2 〜 1.0 %、Cu:8.0 〜 15.0 %、Cr、M
n、Mo、およびPのうち1種または2種以上:0.1 〜
7.0 %を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成(以上重量%)を有するFe系焼結合金で構成され、
かつ基地組織中に遊離Cu相が析出しているFe系焼結
合金製シンクロナイザーリング。請求項2の発明の構成
はシンクロナイザーリングの空孔率が3〜8容量%であ
ることを特徴とするシンクロナイザーリング。
【0010】以下本発明シンクロナイザーリングにおい
て、成分組成および空孔率は上記の通り限定した理由を
説明する。
て、成分組成および空孔率は上記の通り限定した理由を
説明する。
【0011】(a)C Cは強度及び耐摩耗性を向上させる作用があり、含有量
が0.2 %未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方含有量が1.0 %を超えると靭性の低下と相手攻撃性も
増大する傾向となるのでその含有量は0.2 〜1.0 %と定
めた。
が0.2 %未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方含有量が1.0 %を超えると靭性の低下と相手攻撃性も
増大する傾向となるのでその含有量は0.2 〜1.0 %と定
めた。
【0012】(b)Cu 遊離Cu層は動摩擦力を向上される作用があり、Cuの
融点以上でCuを鉄粉に拡散浸透させ、流出孔を残し基
地に固溶される。CuのαFe中への固溶限は約8 %で
あるので含有量が8 %未満では遊離Cu相が析出され
ず、一方15.0%を超えると強度、靭性等の機械的特性が
低下する傾向となるのでその含有量が8.0〜15.0%と定
めた。
融点以上でCuを鉄粉に拡散浸透させ、流出孔を残し基
地に固溶される。CuのαFe中への固溶限は約8 %で
あるので含有量が8 %未満では遊離Cu相が析出され
ず、一方15.0%を超えると強度、靭性等の機械的特性が
低下する傾向となるのでその含有量が8.0〜15.0%と定
めた。
【0013】(C)Cr、Mn、Mo、P これらの成分は強度および靭性を向上させると共に硬度
上昇に伴い耐摩耗性を向上させる作用があり含有量が0.
1 %未満では前記作用に所望の効果が得られず、7.0 %
を超えてもより一層の向上効果が得られないのでその含
有量は0.1 〜7.0 %と定めた。
上昇に伴い耐摩耗性を向上させる作用があり含有量が0.
1 %未満では前記作用に所望の効果が得られず、7.0 %
を超えてもより一層の向上効果が得られないのでその含
有量は0.1 〜7.0 %と定めた。
【0014】(d)空孔率 特にテーパーコーンと接触する内周面には摩擦力を付与
する必要があり、更に耐摩耗性を兼ね備えていなければ
ならず、耐摩耗性の点では空孔率が小さい方がが良く、
摩擦特性の点からは空孔率が大きい方が良い、その空孔
率割合が3容量%未満では高い摩擦力が得られず、一方
8容量%を超えると強度が低下する傾向と共に耐摩耗性
が低下傾向になることから、その割合は3〜8容量%と
定めた。
する必要があり、更に耐摩耗性を兼ね備えていなければ
ならず、耐摩耗性の点では空孔率が小さい方がが良く、
摩擦特性の点からは空孔率が大きい方が良い、その空孔
率割合が3容量%未満では高い摩擦力が得られず、一方
8容量%を超えると強度が低下する傾向と共に耐摩耗性
が低下傾向になることから、その割合は3〜8容量%と
定めた。
【0015】
【実施例】次に、本発明のシンクロナイザーリングを実
施例により具体的に説明する。原料粉末として、いずれ
も150 メッシュ以下の粒度を有する黒鉛粉末、Cu粉
末、Fe−Cr−Mn−Mo−P合金(Cr:1.1 %、
Mn:0.63%、Mo:0.32%、P:0.2 %含有残りF
e)粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表1に示
される配合組成に配合し、通常の条件で混合した後、6
tom/cm2にて圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉
体をアンモニア分解ガス中、1000〜 1200 ℃の範囲内の
所定温度に80分間保持の条件で焼結して実質的に配合組
成と同一の成分組成をもった焼結体を成形した。なお、
比較焼結体は成分組成のうちCuの配合組成(重量%)
が本発明から外れたものである。
施例により具体的に説明する。原料粉末として、いずれ
も150 メッシュ以下の粒度を有する黒鉛粉末、Cu粉
末、Fe−Cr−Mn−Mo−P合金(Cr:1.1 %、
Mn:0.63%、Mo:0.32%、P:0.2 %含有残りF
e)粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表1に示
される配合組成に配合し、通常の条件で混合した後、6
tom/cm2にて圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉
体をアンモニア分解ガス中、1000〜 1200 ℃の範囲内の
所定温度に80分間保持の条件で焼結して実質的に配合組
成と同一の成分組成をもった焼結体を成形した。なお、
比較焼結体は成分組成のうちCuの配合組成(重量%)
が本発明から外れたものである。
【0016】この焼結体についての摩擦特性については
次のようにして評価した。
次のようにして評価した。
【0017】摩擦特性は図2に示した回転式平面滑り摩
擦試験機を用いて下記の条件で摩擦係数を測定した。
擦試験機を用いて下記の条件で摩擦係数を測定した。
【0018】試験条件 押付荷重:25Kgf、80Kgf 滑り速度:1m/sec 押付時間:0.2秒 潤滑油 :75W−90 油温 :55℃ 給油割合:0.04リットル/分 使用相手材:材質SCr420[表面硬さ(Hv)58
0] なお図2は回転式平面滑り摩擦試験機を模式的に示した
ものであり、シンクロナイザーリングの試験片11を、
一定速度で回転する相手材12の回転面に、一定時間、
所定の圧力(P)で押付て摩擦係数を測定したものであ
る。
0] なお図2は回転式平面滑り摩擦試験機を模式的に示した
ものであり、シンクロナイザーリングの試験片11を、
一定速度で回転する相手材12の回転面に、一定時間、
所定の圧力(P)で押付て摩擦係数を測定したものであ
る。
【0019】Fe系焼結合金の組成および摩擦特性等を
表1に示す。
表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1から明らかなように実施例のシンクロ
ナイザーリング用試験片は押付荷重25Kgf(ゆっくり
同期化)、と押付荷重80Kgf(早く同期化)との動摩
擦係数が安定しているが、比較例は25Kgfのゆっくり
同期化における動摩擦係数は早い同期化に於ける動摩擦
係数の 1/2 であり同期性能が不安定である。尚Cuの
含有量が10%(重量%)の場合は遊離Cuの面積%は3
〜8 %であり、15%(重量%)の場合は遊離Cuの面積
比は5 〜10%であった。基地組織はベーナイト、パーラ
イトに遊離Cu相となり、この遊離Cu相は硬度が軟ら
かく、ベーナイト部の基地硬さ(Hv0.1 以下同じ)
560 〜640 、パーライト部の基地硬さは310 〜350 に対
し、遊離Cu相の硬さは120 〜160 となっており、この
軟質材としての遊離Cu相が摩擦特性を安定化すること
が明らかになった。Cu系合金としてはCu−Zn、C
u−Snがあり、必要に応じてCu系合金を用いて遊離
Cu相を析出させてもよい。
ナイザーリング用試験片は押付荷重25Kgf(ゆっくり
同期化)、と押付荷重80Kgf(早く同期化)との動摩
擦係数が安定しているが、比較例は25Kgfのゆっくり
同期化における動摩擦係数は早い同期化に於ける動摩擦
係数の 1/2 であり同期性能が不安定である。尚Cuの
含有量が10%(重量%)の場合は遊離Cuの面積%は3
〜8 %であり、15%(重量%)の場合は遊離Cuの面積
比は5 〜10%であった。基地組織はベーナイト、パーラ
イトに遊離Cu相となり、この遊離Cu相は硬度が軟ら
かく、ベーナイト部の基地硬さ(Hv0.1 以下同じ)
560 〜640 、パーライト部の基地硬さは310 〜350 に対
し、遊離Cu相の硬さは120 〜160 となっており、この
軟質材としての遊離Cu相が摩擦特性を安定化すること
が明らかになった。Cu系合金としてはCu−Zn、C
u−Snがあり、必要に応じてCu系合金を用いて遊離
Cu相を析出させてもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば以上の構成としたので摩
擦特性が安定しており、相手コーンとの同期性および離
脱性に優れているとともに品質の安定したシンクロナイ
ザーリングを提供することが可能である。また溶射膜の
成形や研削加工又は切削加工が不要であると共に品質の
安定したシンクロナイザーリングを提供することが可能
である
擦特性が安定しており、相手コーンとの同期性および離
脱性に優れているとともに品質の安定したシンクロナイ
ザーリングを提供することが可能である。また溶射膜の
成形や研削加工又は切削加工が不要であると共に品質の
安定したシンクロナイザーリングを提供することが可能
である
【図1】 図1はシンクロナイザーリングの斜視図であ
る。
る。
【図2】 図2は摩擦特性の測定に用いた回転式平面滑
り摩擦試験機の概要を示す説明図である。
り摩擦試験機の概要を示す説明図である。
1:シンクロナイザーリング 11:試験片 12:相手材
Claims (2)
- 【請求項1】 回転する相手部材との同期摺動および相
手部材からの離脱を行うシンクロナイザーリングにおい
て、シンクロナイザーリングが C:0.2 〜 1.0 % Cu:8.0 〜 15.0 % Cr、Mn、Mo、およびPのうち1種または2種以
上:0.1 〜7.0 %を含有し、残りがFeと不可避不純物
からなる組成(以上重量%)を有するFe系焼結合金で
構成され、かつ基地組織中に遊離Cu相が析出している
Fe系焼結合金製シンクロナイザーリング。 - 【請求項2】 前記シンクロナイザーリングの空孔率が
3〜8容量%であることを特徴とする請求項1記載のシ
ンクロナイザーリング。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345282A JPH07110037A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | シンクロナイザーリング |
| GB9323973A GB2272908B (en) | 1992-11-30 | 1993-11-22 | Synchronizer ring |
| US08/155,699 US5370725A (en) | 1992-11-30 | 1993-11-23 | Synchronizer ring |
| DE4340758A DE4340758C2 (de) | 1992-11-30 | 1993-11-30 | Verwendung einer Sinterlegierung für Synchronringe |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345282A JPH07110037A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | シンクロナイザーリング |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110037A true JPH07110037A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=18375541
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4345282A Pending JPH07110037A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | シンクロナイザーリング |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPH07110037A (ja) |
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- 1992-11-30 JP JP4345282A patent/JPH07110037A/ja active Pending
-
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- 1993-11-22 GB GB9323973A patent/GB2272908B/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-23 US US08/155,699 patent/US5370725A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-30 DE DE4340758A patent/DE4340758C2/de not_active Expired - Fee Related
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| DE4340758C2 (de) | 1996-07-18 |
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