説明

ベーンポンプ

【課題】ブラシレスモータにて駆動されるベーンポンプにおいて、部品点数の削減を図ることができるポンプを提供する。
【解決手段】空気を圧縮するベーン室81の隣接に、吸入ポート24及び排気口130(排気ポート130)を備えるとともにブラシレスモータ28のロータ28cを回動可能に軸支するベアリング102が底部側に嵌合された有底開口形状を呈するポンプボディと、このポンプボディ内に配置されているロータ28cと、ポンプボディの開口部36に設けられこの開口部36をカバーするハウジング20と、ポンプボディ内に設けられブラシレスモータ28を制御する制御回路25とを備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ベーンポンプ、例えば車両用負圧ブースタの負圧を生成するために用いられるベーンポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
この種のベーンポンプとして、自動車用電気エアポンプが提案されている(例えば、特許文献1(図2)参照。)。
【0003】
特許文献1の図2に示されるベーンポンプは、ポンプ本体(101)(括弧付き数字は特許文献1に記載されている符号を示す。以下同じ。)とブラシレスモータ(119)とが同軸に設けられている。吸入ポート(113)及び吐出ポート(114)がフロントプレート(111)の側面に形成されている。
【0004】
ところで、ブラシレスモータは制御回路が必要であり、制御回路が配置されたブラシレスモータが特許文献2に開示されている。
この特許文献2の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図10は従来のベーンポンプに設けられたブラシレスモータの断面図であり、ベーンポンプ200は、ベーンポンプ本体201とブラシレスモータ202とからなり、ベーンポンプ本体201の中心軸とブラシレスモータ202の中心軸が合致している。
【0005】
ブラシレスモータ202は、ケース部材203に設けられた軸受204と、この軸受204に回転自在に設けられた回転軸205と、この回転軸205と一体的に回転するように設けられた回転子206と、ケース部材203の開口側に設けられた制御回路207と、この制御回路207に接続されたステータコイル208とを備える。
【0006】
ケース部材203は、取付部材209にスポット溶接により固定され、ナゲット210が形成されている。例えば、取付部材209をベーンポンプ本体201のフランジ部211にボルト212により締結することで、ベーンポンプ200が組み立てられる。また、フランジ部211による結合であれば、通常はパッキン213を必要とする。すなわち、ベーンポンプ200は、ベーンポンプ本体201とブラシレスモータ202と複数本のボルト212とパッキン213とからなり、部品点数が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第2004/029462号パンフレット
【特許文献2】特開2007−185040公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、ブラシレスモータにて駆動されるベーンポンプにおいて、部品点数の削減を図ることができるポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に係る発明は、ブラシレスモータの軸と同軸に設けられこのブラシレスモータにより駆動されるベーンポンプであって、空気を圧縮するベーン室の隣接に、吸入ポート及び排気ポートの少なくとも一方を備えるとともに前記ブラシレスモータのロータを回動可能に軸支するベアリングが底部側に嵌合された有底開口形状を呈するポンプボディと、このポンプボディ内に配置されている前記ロータと、前記ポンプボディの開口部に設けられこの開口部をカバーするハウジングと、前記ポンプボディ内に設けられ前記ブラシレスモータを制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項2に係る発明では、制御回路は、ポンプボディ内にベーン室と反対側に固定されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3に係る発明では、ハウジングは、ロータの軸の端部を回動可能に支持するエンドベアリングを備えることを特徴とする。
【0012】
請求項4に係る発明では、ハウジングは、板状部材であり、この板状部材を折り曲げて形成したエンドベアリングを保持するエンドベアリング保持部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項1に係る発明では、ポンプボディ内にロータを配置し、ポンプボディがブラシレスモータのヨークを兼ねるようにした。兼用により、ヨークを省くことができる。結果、ブラシレスモータにて駆動されるベーンポンプにおいて、部品点数の削減を図ることができるポンプを提供することができる。
【0014】
請求項2に係る発明では、制御回路は、ポンプボディ内にベーン室と反対側に固定されている。ベーン室にベーンが摺接するためベーン室は発熱する。この熱が制御回路へも伝わる。本発明では制御回路をベーン室と反対側、すなわち、ベーン室から遠い所に配置した。結果、ベーン室の熱が制御回路に伝わり難くなり、熱影響を阻止することができる。
【0015】
請求項3に係る発明では、ハウジングは、ロータの軸の端部を回動可能に支持するエンドベアリングを備える。ロータの軸の端部は振れ易い部位であるが、このような軸の端部をベアリングで支持するようにしたので、ロータ軸の回転同軸精度を高めることができる。
【0016】
請求項4に係る発明では、ハウジングは、板状部材であり、この板状部材を折り曲げることでエンドベアリング保持部を一体形成した。板状の部材を折り曲げるだけで、エンドベアリングを保持する構造を部品点数を増やすことなく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明に係るベーンポンプの配置例を示す図である。
【図2】ポンプ部の分解斜視図である。
【図3】ベーンポンプの分解斜視図である。
【図4】制御回路及びブラシレスモータの組み付け手順を説明する図である。
【図5】ベーンポンプの断面図である。
【図6】図5の6−6線断面図である。
【図7】図5の7−7線断面図である。
【図8】接続管からポンプ部までの吸気の流れを説明する図である。
【図9】ポンプ部から排気口までの排気の流れを説明する図である。
【図10】従来のベーンポンプの原理図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【0019】
先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、本発明のベーンポンプ10は、車両に備えられる負圧ブースタ11の負圧室12内を、負圧にする真空ポンプの一種である。
ベーンポンプ10を作動させると、負圧管13、負圧室12内及び変圧室14内が負圧になっている。この状態でブレーキペダル16を踏むと負圧室12と変圧室14とが遮断され、変圧室14に空気が導入され、負圧室12と変圧室14との差圧により、ダイヤフラム17がリターンばね18を圧縮させる側へ変形し、プッシュロッド19を押し出す。結果、小さな踏力で大きな制動力が得られる。ベーンポンプ10は、車両の側のブラケット21にボルト22で固定される。
【0020】
次にベーンポンプ10のポンプ部について以下に詳しく述べる。
図2はポンプ部80の分解斜視図であり、ポンプ部80は、非円断面のベーン室81及び複数(この例では4個)のボルト穴82が設けられるケース83と、複数のベーン溝85が放射状に設けられ、中心にインボリュートスプライン穴86が設けられ、非円断面のベーン室81に回転自在に収納されるロータ87と、複数のベーン溝85に各々移動自在に収納されるベーン88と、複数(この例では4個)のボルト穴91及び上下2個の吸気孔92、93を有する吸気プレート94と、複数(この例では4個)のボルト穴96及び上下2個の排気孔97、98を有する排気プレート101と、ボルト穴96、82、91に通される複数(この例では4本)のボルト32とからなる。
【0021】
ベーンポンプ10の構造を以下に詳しく述べる。
図3に示されるように、ベーンポンプ10は、吸入ポート24を上部に有するポンプボディ40と、このポンプボディ40の一方の面側に複数(この例では2本)のビス23で取付けられブラシレスモータを制御する制御回路25と、この制御回路25の近傍においてポンプボディ40に収納されモータの軸27がインボリュートスプライン軸であるブラシレスモータ28(詳細後述)と、ポンプボディ40の一方の面に複数(この例では2本)ビス26で取付けられているハウジング20と、ポンプボディ40の他方の側面に設けられている複数(この例では4個)の雌ねじ穴31に長いボルト32をねじ込むことで取付けられるポンプ部80と、吸入ポート24にフィルタ部材33を介して接続される接続管60と、ポンプ部80を覆うと共に、ポンプボディ40の他方の面に設けられている複数(この例では4個)の雌ねじ穴34にビス36をねじ込むことで取付けられるカバー体70とからなる。
【0022】
ポンプボディ40は、側方に延びる突き出し部29を有しており、この突き出し部29にブラシレスモータ28へ給電する中間コネクタ35が設けられる。
ポンプボディ40は、ブラシレスモータ28をマウントするため及び車両に接続するための基盤であるため、厚くて剛性に富む、例えば鋳物などの金属製とすることが望まれる。ポンプボディ40の底面に、車両側のブラケット(図1、符号21)に取付けられる一対の固定部41が下方に突出して設けられる。ポンプボディ40の中心部にモータの軸27が挿入される軸穴42が設けられる。
【0023】
ポンプボディ40のうちポンプ部80が取付けられる側面を、ポンプ取付け側面43と呼ぶことにする。このポンプ取付け側面43に、ポンプ取付け側面43の外周に沿ってOリングなどのシール材44が設けられる。
【0024】
また、ポンプ取付け側面43に、軸穴42の上方から下方にかけて、軸穴42を中心とする半円形の吸気溝46が設けられており、この吸気溝46を囲うようにOリングなどのシール材47がポンプ取付け側面43に設けられる。
【0025】
さらに、ポンプ取付け側面43に複数(実施例では4室)のチャンバー51〜54が設けられる。複数のチャンバー51〜54は、ボディ部40の上下方向中央に配置され、ボディ部40の外周に沿って形成される第1チャンバー51と、この第1チャンバー51と軸穴42との間に配置され、第1チャンバー51に第1連通溝55を介して連通する第2チャンバー52と、軸穴42の下方に配置され、第2チャンバー52に第2連通溝56を介して連通する第3チャンバー53と、この第3チャンバー53の直下にてボディ部40の外周に沿って形成され、チャンバー51〜53とは独立した第4チャンバー54とからなる。
【0026】
接続管60は、ボディ部40の上面に設けられている複数(この例では2個)の雌ねじ穴61にビス62をねじ込むことで締結される締結部63と、この締結部63から上方に突出する基部65と、この基部65からモータの軸27の軸方向67に延びるホース差込部66とを主要素とし、Oリングなどのシール材68を介して吸入ポート24に接続される。
【0027】
カバー体70は、有底円筒であり、ポンプ取付け側面43に対向する底部71と、この底部71からポンプ取付け側面43に向けて延びる筒部72と、この筒部72の端部に鍔状に形成されるフランジ部73とからなる。
【0028】
次に制御回路及びブラシレスモータの組付手順を図4に基づいて説明する。
図4(a)に示すように、ポンプボディ40には、ブラシレスモータ28を収納部の近傍に制御回路25を配置する凹部45が設けられている。この凹部45の奥側の軸穴42にブラシレスモータ28のモータの軸27を挿入する。
【0029】
図4(b)に示すように、凹部45に制御回路25を入れ、この制御回路25の穴37にビス23を通し、ビス23により制御回路25を回路取付部39に固定する。
【0030】
図4(c)に示すように、ハウジング20をポンプボディ40の開口部36に、この開口部36をカバーするように配置する。ハウジングの穴38にビス26を通し、ビス26によりハウジングをポンプボディ40に固定する。
【0031】
ベーンポンプの各部の構成を図5〜図8に基づいて、さらに詳細に説明する。
図5は、図2〜図4に基づいて組立てられたベーンポンプ10の断面図である。
図5に示されるように、軸穴42にベアリング102が設けられており、このベアリング102にモータの軸27が支持される。モータの軸27の先端部は、ロータ87のインボリュートスプライン穴86に嵌り、先端が排気プレート101の近傍まで達する。
【0032】
カバー体70のフランジ部73はシール材44の全周に接しており、このシール材44によってカバー体70内の気密性が確保される。
一方、シール材47の全周に吸気プレート94の表面が接しており、このシール材47と吸気プレート94で吸気溝46の開口が塞がれ、吸気通路103が形成される。結果、接続管60、吸入ポート24、吸気通路103及び2個の吸気孔(図2、符号92、93)からなる吸気経路が形成される。
【0033】
一対の固定部41、41の間に排気口130(詳細後述)が設けられる。
第3チャンバー53と排気口130とは、第1排出通路104によって連通される。第1排出通路104は、第3チャンバー53の内壁からモータ28側へ延びる横通路106と、この横通路106の端部から下方に延びて排気口130に開口する縦通路107とからなる。第4チャンバー54と排気口130とは、鉛直方向に延びる第2排出通路108によって連通される。
【0034】
ブラシレスモータ28は、ヨークの機能を兼ねているポンプボディ40の内周28aと、内周28aに固定されているステータ28bと、軸穴42に設けられモータの軸27を回転可能に軸支するベアリング102と、ハウジング20に設けられモータの軸27の一端を回転可能に軸支するエンドベアリング105と、このベアリング105及びベアリング102に回転可能に支持されているモータの軸27と、このモータの軸27に一体的回転するように設けられているロータ28cとを備えている。
【0035】
ハウジング20は、板状部材20であり、この板状部材20を折り曲げて形成したエンドベアリング105を保持するエンドベアリング保持部109を備えている。
【0036】
次に、複数のチャンバーの構成を図6及び図7に基づいて詳しく説明する。
図6に示されるように、チャンバー51〜54、連通溝55、56は、各々、ポンプ部(図3、符号80)側に開口する。
【0037】
第1チャンバー51は、モータの軸27を中心とする円弧状に形成され且つ幅W1で帯状に形成される。第4チャンバー54は、左右に延びる直線とモータの軸27を中心とした円弧とで囲われるような外形を有する。図において、第4チャンバー54の中央で最大となる幅(上下方向)をW2で示し、左右方向の全長をL1で示す。
【0038】
図7は、図6の構造にポンプ部80及びカバー体70を取付けた形態を示す図である。
図7に示されるように、第2・第3チャンバー(図6、符号52、53)、第1・第2連通溝(図6、符号55、56)の各々の開口は、吸気プレート94で全体が塞がれる。
【0039】
一方、ボディ部40の外周に沿って形成される第1チャンバー51及び第4チャンバー54は、開口の一部が、カバー体70及び吸気プレート94で塞がれる。
【0040】
カバー体70の筒部72のうち、第1チャンバー51に対峙する部位が、モータの軸27に向かって突出するように窪んでおり、この窪んだ部位124で、第1チャンバー51の開口うち筒部72側を塞ぐ。また、第1チャンバー51の開口のうちモータの軸27側を吸気プレート94で塞ぐ。
【0041】
この結果、第1チャンバー51は、幅W1より格段に小さい幅W3の隙間によって、カバー体70内と連通する。この幅W3の狭い隙間が排気通路126となる。排気孔97、98からの排気は、カバー体70内から排気通路126で絞られて第1チャンバー51に流れる。
【0042】
また、カバー体70の筒部72のうち、第4チャンバー54に対峙する部位が、モータ軸27に向かって突出するように窪んでおり、この窪んだ部位125で、第4チャンバー54の開口下部を塞ぐ。また、第4チャンバー54の開口上部を吸気プレート94で塞ぐ。
【0043】
この結果、第4チャンバー54は、幅W2より格段に小さい幅W4の隙間と、長さL1より格段に小さい長さL2の左右の隙間によって、カバー体70内と連通する。幅W4の狭い隙間が排気通路127となり、長さL2の左右の狭い隙間が排気通路128、128となる。排気孔97、98からの排気は、カバー体70内から排気通路127及び排気通路128、128で絞られて第4チャンバー54に流れる。
【0044】
以上に述べた負圧ポンプの作用を次に述べる。
図8に示されるように、モータ(図3、符号28)が作動すると、ポンプ部80の吸引作用により、外気が接続管60内に吸入される。この吸気は、接続部構造110及びフィルタ部材33を通過して吸入ポート24に吸入される(矢印(1))。
【0045】
吸入ポート24に入った吸気は、吸気孔92からポンプ部80に入り、加圧されて排気孔97から排出される(矢印(2))、又は、吸気通路103を通って吸気孔93からポンプ部80に入り、加圧されて排気孔98から排出される(矢印(3))。上下の排気孔97、98から排出された排気は、カバー体70内に流入する。
【0046】
図9に示されるように、カバー体70内において、排気は2つの排気経路のうち、いずれかの経路で排気口130へ導かれる。一方の経路では、排気はポンプ部80の側部とカバー体70との間の隙間を流れた後、排気通路(図7、符号126)を介して第1チャンバー51に流入する(矢印(4)、(5))。第1チャンバー51に流入した排気は第1連通溝55を介して第2チャンバー52に移る(矢印(6))。第2チャンバー52に流入した排気は第2連通溝56を介して第3チャンバー53に移る(矢印(7))。第3チャンバー53に流入した排気は、第1排出通路104を通って栓部材132に達すると、栓部材132を回避するように、空間部143を抜け、排気通路133から大気中に放出される(矢印(8))。
【0047】
他方の排気経路では、排気はポンプ部80の下面とカバー体70との間の隙間を流れ(矢印(9))、排気通路127又は排気通路128を介して第4チャンバー54に流入する(矢印(10))。第4チャンバー54に流入した排気は、第2排出通路108を通って栓部材132に達すると、栓部材132を回避するように空間部143を抜け、排気通路133から大気中に放出される(矢印(11))。
【0048】
以上のように作用する負圧ポンプによれば、次に述べる効果が得られる。
図6に示されるように、第1チャンバー51及び第4チャンバー(図7、符号54)は、ボディ部40にカバー体(図7、符号70)を重ねることで形成される。ボディ部40には凹部を形成するだけでよいため、チャンバーは容易に形成される。
【0049】
チャンバーの開口の一部を塞ぐ手段として、プレートなどの専用部品を新規に調達することが考えられるが、専用部品を調達すると、部品点数が増えて製品コストが高くなる。
この点、本実施例では、カバー体の窪んだ部位(図7、符号124、125)で、第1チャンバー51及び第4チャンバー(図7、符号54)の各々の開口の一部を塞ぐようにしたので、専用部品は不要である。結果、製品コストを抑えることができる。
【0050】
また、吸気プレート(図7、符号94)で、複数のチャンバー及び複数の連通溝を覆うようにしたので、専用部品が不要になる。すなわち、チャンバーや連通溝を覆う部品として吸気プレートを兼用することで、部品点数の増加を抑えることができる。
【0051】
また、排気がポンプ部(図7、符号80)とカバー体(図7、符号70)との間の隙間を流れ、排気通路(図7、符号126〜128)へ向かうので、排気孔から排気通路に排気を導くための専用の通路をポンプ部などに加工する必要がない。結果、部品の加工コストを抑えることができる。
【0052】
また、図9に示されるように、排気口130における排気経路は、第1排出通路104、第2排出通路108、複雑な形状の空間部143及び複数の排気通路133からなる迷路である。この複雑な迷路によって、排気通路133の出口から水が万一侵入しても、水が栓部材132よりも上流側(ポンプ側)に逆流することを防止することができる。したがって、モータ停止時(負圧ポンプ停止時)であっても、排気口130からポンプ部(図5、符号80)への水の侵入を防止できる。結果、負圧ポンプの機能及び耐久性を維持することができる。
【0053】
上記の図5に示されるように、ブラシレスモータ28の軸27と同軸に設けられこのブラシレスモータ28により駆動されるベーンポンプ10であって、空気を圧縮するベーン室(図2、符号81)の隣接に、吸入ポート24及び排気口130(排気ポート130)の少なくとも一方を備えるとともにブラシレスモータ28のロータ28cを回動可能に軸支するベアリング102が底部側に嵌合された有底開口形状を呈するポンプボディ40と、このポンプボディ40内に配置されているロータ28cと、ポンプボディ40の開口部36に設けられこの開口部36をカバーするハウジング20と、ポンプボディ40内に設けられブラシレスモータ28を制御する制御回路25とを備えた。
【0054】
この構成により、ポンプボディ40がブラシレスモータ28のヨークを兼ねるようにした。兼用により、ヨークを省くことができる。結果、ブラシレスモータ28にて駆動されるベーンポンプ10において、部品点数の削減を図ることができるポンプ10を提供することができる。
【0055】
上記の図5に示されるように、制御回路25は、ポンプボディ40内にベーン室81と反対側に固定されている。
この構成により、ベーン室81にベーン88が摺接するためベーン室81は発熱する。この熱が制御回路25へも伝わる。本発明では制御回路25をベーン室81と反対側、すなわち、ベーン室81から遠い所に配置した。結果、ベーン室81の熱が制御回路25に伝わり難くなり、熱影響を阻止することができる。
【0056】
上記の図5に示されるように、ハウジング20は、ロータ28cの軸27の端部を回動可能に支持するエンドベアリング105を備える。
この構成により、ロータ28cの軸27の端部は振れ易い部位であるが、このような軸27の端部をエンドベアリング105で支持するようにしたので、ロータの軸27の回転同軸精度を高めることができる。
【0057】
上記の図5に示されるように、ハウジング20は、板状部材20であり、この板状部材20を折り曲げて形成したエンドベアリング105を保持するエンドベアリング保持部109を備える。
この構成により、板状部材20を折り曲げるだけで、エンドベアリング105を保持する構造を部品点数を増やすことなく形成することができる。
【0058】
尚、本発明のベーンポンプは、車両に備えられる負圧ブースタの負圧室内を、負圧にするための車両用のベーンポンプに好適であるが、用途を格別に限定するものではなく、一般機械用、汎用機械用、一般設備用に適用することは差し支えない。また、本発明のベーンポンプは実施例の構成に限定されず、ベーン及びロータが構成を為すポンプであれば、ベーンポンプの形状や形式も任意である。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明のベーンポンプは、車両に備えられる負圧ブースタの負圧室内を、負圧にするための車両用のベーンポンプに好適である。
【符号の説明】
【0060】
10…ベーンポンプ、20…ハウジング(板状部材)、24…吸入ポート、25…制御回路、27…モータの軸、28…ブラシレスモータ、28c…ロータ、36…開口部、40…ポンプボディ、81…ベーン室、102…ベアリング、105…エンドベアリング、109…エンドベアリング保持部、130…排気口(排気ポート)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブラシレスモータの軸と同軸に設けられこのブラシレスモータにより駆動されるベーンポンプであって、
空気を圧縮するベーン室の隣接に、吸入ポート及び排気ポートの少なくとも一方を備えるとともに前記ブラシレスモータのロータを回動可能に軸支するベアリングが底部側に嵌合された有底開口形状を呈するポンプボディと、
このポンプボディ内に配置されている前記ロータと、
前記ポンプボディの開口部に設けられこの開口部をカバーするハウジングと、
前記ポンプボディ内に設けられ前記ブラシレスモータを制御する制御回路とを備えたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項2】
請求項1記載のベーンポンプにおいて、
前記制御回路は、前記ポンプボディ内に前記ベーン室と反対側に固定されていることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項3】
請求項1又は請求項2記載のベーンポンプにおいて、
前記ハウジングは、前記ロータの軸の端部を回動可能に支持するエンドベアリングを備えることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項4】
請求項3記載のベーンポンプにおいて、
前記ハウジングは、板状部材であり、
この板状部材を折り曲げて形成した前記エンドベアリングを保持するエンドベアリング保持部を備えることを特徴とするベーンポンプ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−188970(P2012−188970A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−51951(P2011−51951)
【出願日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【出願人】(000226677)日信工業株式会社 (840)
【出願人】(000106944)シナノケンシ株式会社 (316)
【Fターム(参考)】