(57)【要約】  円形の外周を有するステータコアを円筒形状のハウジングの内周面に係止する。ステータコアの外周に形成された第１の溝と、ハウジングの内周に形成された第２の溝を備える。第１の溝と第２の溝との間に介在するキーを、第１の溝と第２の溝の少なくとも一方にバネ力を及ぼす板ばねで構成することで、キーがキー溝にもたらす応力を低減する。
2013129372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の外周を有するステータコアを、内周を有する円筒形状のハウジングの内周に係止するステータコアの係止構造において：
ステータコアの外周に形成された第１の切欠と；
ハウジングの内周に形成された第２の切欠と：
第１の切欠と第２の切欠との間に介在するキーとを備え；
キーを第１の切欠と第２の切欠の少なくとも一方にバネ力を及ぼす板ばねで構成した、ことを特徴とする係止構造。
【請求項２】
ステータコアは複数の電磁鋼板の積層体からなり、キーは第１の切欠と第２の切欠が形成する孔部に積層体の積層方向に挿入される、請求項１の係止構造。
【請求項３】
キーはＵ字形縦断面を有する板ばねで構成される、請求項１または２の止構造。
【請求項４】
キーは板ばねで構成されるバネ部と、バネ部に支持されて第１の切欠と第２の切欠にまたがって配置されるトルク支持部とを備える、請求項１または２の係止構造。
【請求項５】
ステータコアは中心軸を有し、第１の切欠はステータコアに中心軸と平行に形成された形成された第１の溝であり、第２の切欠はハウジングに中心軸と平行に形成された第２の溝であり、第１の溝は第２の溝より長く、トルク支持部は第１の溝と第２の溝とが相対する領域に収装され、バネ部が第１の溝とハウジングの内周面とが形成する孔部に収装される、請求項４の係止構造。
【請求項６】
トルク支持部はコの字形の縦断面を有する、請求項４または５の係止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータやジェネレータに用いるステータコアのハウジングへの係止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータなどのステータは、例えば巻線を行なうティースごとに分割された複数のユニットコアを円周上に配置し、一個の特定ユニットコアの外周に形成したキー溝と、ケースに形成されたキー溝を合わせてキーを挿入することで、ケースに係止される。【０００３】
ユニットコアは内周側にティースが、外周側にヨークが形成される。特定ユニットコアの外周にはさらにキー溝が形成される。【０００４】
キー溝へのキーの挿入により、複数のユニットコアはケースに対していわゆる締り嵌めによる収縮締結状態となり、ケースと一体のステータコアを構成する。【０００５】
この状態でのステータコアとケースの回転方向の相対変位はキーによって阻止される。【０００６】
キーはキー溝から脱落しないようにする必要がある。キーの脱落防止に関して、日本国特許庁が１９９３年に発行したＪＵＨ５−１５６４７Ａはキー溝にテーパピンを圧入することを提案している。
【発明の概要】
【０００７】
キー溝にテーパピンを圧入することは、テーパピンの楔作用によってキー溝の変形や破壊をもたらすおそれがある。また、テーパ部のみではステータコアとケースの回転方向の相対変位によってキーに加えられるせん断力に耐える十分なキーの長さ確保することが難しく、キーにテーパ部の他にストレート部を形成する必要がある。その結果、必要なキーの長さが長くなり部品コストの上昇要因となる。
【０００８】
この発明は、したがって、キーがキー溝にもたらす応力を低減することである。
【０００９】
以上の目的を達成するために、この発明は、円形の外周を有するステータコアを、内周を有する円筒形状のハウジングの内周に係止するステータコアの係止構造を提供する。係止構造は、ステータコアの外周に形成された第１の切欠と、ハウジングの内周に形成された第２の切欠と、第１の切欠と第２の切欠との間に介在するキーとを備える。さらに、キーを第１の切欠と第２の切欠の少なくとも一方にバネ力を及ぼす板ばねで構成している。
【００１０】
この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＦＩＧ．１は、この発明の第１の実施形態によるステータコアのハウジングへの係止構造を示すハウジングとステータコアの横断面図である。
【図２】ＦＩＧＳ．２Ａと２Ｂは、この発明の第１の実施形態によるキーの斜視図と縦断面図である。
【図３】ＦＩＧ．３は、ステータコアのハウジングへの係止構造を示すハウジングとステータコアの縦断面図である。
【図４】ＦＩＧ．４は、キーの寸法を説明するキーの縦断面図である。
【図５】ＦＩＧ．５は、この発明の第１の実施形態によるキーのキー溝への係合状況を示すステータコアとハウジングの要部を拡大した縦断面図及び外力に対する反力の発生構造を説明するキーとステータコアの接触部を拡大した縦断面図である。
【図６】ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂは、この発明の第２の実施形態によるキーの斜視図と縦断面図である。
【図７】ＦＩＧＳ．７Ａと７Ｂは、この発明の第２の実施形態によるキーのキー溝への係合状況を示す、ステータコアとハウジングの要部を拡大した斜視図と縦断面図である。
【図８】ＦＩＧＳ．８Ａと８Ｂは、この発明の第３の実施形態によるキーの斜視図と縦断面図である。
【図９】ＦＩＧ．９は、この発明の第４の実施形態によるキーの縦断面図である。
【図１０】ＦＩＧＳ．１０Ａと１０Ｂは、この発明の第５の実施形態によるキーの斜視図と平面図である。
【図１１】ＦＩＧＳ．１１Ａと１１Ｂは、この発明の第６の実施形態によるキーの斜視図と平面図である。
【図１２】ＦＩＧＳ．１２Ａと１２Ｂは、この発明の第７の実施形態によるキーの斜視図及びステータコアとハウジングの係止部の正面図である。
【図１３】ＦＩＧ．１３は、この発明の第８の実施形態によるキーの平面図である。
【図１４】ＦＩＧＳ．１４Ａと１４Ｂは、この発明の第９の実施形態によるキーの斜視図と平面図である。
【図１５】ＦＩＧ．１５は、この発明の第１０の実施形態によるキーの斜視図である。
【図１６】ＦＩＧ．１６は、この発明の第１１の実施形態によるキーの縦断面図である。
【図１７】ＦＩＧ．１７は、この発明の第１２の実施形態によるキーの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明の第１の実施形態によるステータコア１は電動モータの円筒形状のハウジング２の内周に嵌合する。ステータコア１はコイル１１の巻線を行なうティース３と、ティース３を支持するヨーク４を備えた複数のユニットコア１０からなる。複数のユニットコア１０は、ハウジング２の内周に対応する円周上に隙間なく配置される。複数のユニットコア１０のうちの特定の一個の特定ユニットコア１０Ａの外周には第１の切欠として第１のキー溝５Ａが形成される。部品の均一化のため、図に示すようにユニットコア１０のすべてにキー溝５Ａを形成することも好ましい。ハウジング２の内周には第２の切欠として第２のキー溝５Ｂが形成される。
【００１３】
ステータコア１は特定ユニットコア１０Ａの第１のキー溝５Ａをハウジング２の第２のキー溝５Ｂに対峙させて、キー溝５Ａと５Ｂが形成する孔部に板ばねによるキー６を挿入することで、ハウジング２に固定される。
【００１４】
ＦＩＧＳ．２Ａと２Ｂを参照すると、キー６はＵ字形断面の板ばねで構成される。キー６は加えられる外力に応じてＦＩＧ．２Ｂの矢印に示す方向に弾性変形する。板ばねは１枚の板金をＵ字状に屈曲させることで成形される。
【００１５】
ＦＩＧ．３を参照すると、板ばねによるキー６は押し縮められた状態でキー溝５Ａ，５Ｂが形成する孔部に挿入される。板ばねはキー溝５Ａと５Ｂの底面に、図の矢印に示すバネ力を及ぼし、これがキー６のキー溝５Ａ，５Ｂからの脱落を阻止する保持力として作用する。また、ステータコア１とハウジング２との間に回転方向の相対変位をもたらす荷重が作用すると、キー６の図の楕円に囲まれた部位にせん断力が作用する。このせん断力はキー６を構成する板ばねのせん断抵抗により支持される。
【００１６】
ＦＩＧ．４を参照すると、キー６の寸法は屈曲部、すなわちＵ字形断面の底部に相当する部位の縦断面の縦寸法が、キー溝５Ａの底面とキー溝５Ｂの底面の間隔より小さく形成される。一方、キー６の反対側の端部、すなわちＵ字形断面の開口部に相当する部位の縦断面の縦寸法は、キー溝５Ａと５Ｂの底面の間隔より大きく形成される。
【００１７】
ＦＩＧＳ．５Ａと５Ｂを参照すると、キー６の長さ、すなわちＦＩＧ．４の横方向の寸法はキー溝５Ａと５Ｂの長さより若干短く設定される。
【００１８】
以上の形状と寸法の設定により、キー６はステータコア１をハウジング２に組み付けた後に、キー溝５Ａと５Ｂが形成する孔部に容易に挿入することができる。すなわち、ＦＩＧ．５Ａに示すように、キー６をキー溝５Ａと５Ｂが形成する孔部に屈曲部から挿入することで、キー６は弾性変形しつつ孔部の内側にスムーズに侵入する。
【００１９】
孔部に侵入したキー６は、キー溝５Ａと５Ｂの底面にバネ力を及ぼす。このバネ力は、キー６を孔部に留める保持力として作用する。すなわち、キー６を孔部から脱落させようとする荷重に対して、バネ力はキー６とキー溝５Ａと５Ｂの底面との間に摩擦抵抗を生じさせ、キー６の孔部内の移動を阻止する。また、キー溝５Ａと５Ｂが形成する孔部に挿入されたキー６は、格別の締結プロセスを要さずに、直ちにステータコア１のハウジング２に対する回り止めとして機能する。
【００２０】
キー６を板ばねで構成したことで、キー溝５Ａ，５Ｂがキー６に及ぼす圧縮力に対して、従来の非弾性材によるキーと比較してキー６のばね定数が大幅に低くなる。その結果キー溝５Ａ，５Ｂとキー６との締め代を大きくしてもキー溝５Ａ，５Ｂに過大な応力が発生することはない。ばね定数が低いことで、つまり圧縮力に対して弾性変形しやすいことで、キー６に発生する応力も小さく抑えられる。
【００２１】
この係止構造のもとでは、キー６が弾性変形するので、キー６とキー溝５Ａ，５Ｂの加工精度を従来のキーに比べて落とすことができる。また、キー６は１枚の板金から成形することができる。したがって、キー６やキー溝の５Ａ，５Ｂの加工コストを低減することができる。
【００２２】
ステータコア１がＦＩＧ．５Ｂに示すように電磁鋼板１Ａの積層体で構成される場合には、キー溝５Ａと５Ｂ内のキー６に、キー溝５Ａと５Ｂから脱落する方向の荷重が作用した場合に、キー６を構成するばねの開口端が積層体を構成する電磁鋼板１Ａの凹凸に引っ掛かることで、単にはね力がキー溝５Ａ，５Ｂとキー６の間に及ぼす摩擦力以上の反力を得ることができる。つまり、キー６の孔部からの脱落をより確実に防止できる。
【００２３】
言い換えれば、この係止構造はキー６とキー溝５Ａ，５Ｂの寸法に関する寛容性が大きい。例えば、キー６に対してキー溝５Ａ，５Ｂの寸法が若干大きめで、キー６がキー溝５Ａ，５Ｂに及ぼすバネ力が小さい場合でも、キー６はキー溝５Ａと５Ｂから脱落しにくい。したがって、この係止構造によれば、ステータコア１のハウジング２への係止を容易かつ安価に行なうことができる。
【００２４】
ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂ及びＦＩＧＳ．７Ａと７Ｂを参照して、この発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態では、第１の実施形態に対して、キー６の形状を変化させるとともに、第１のキー溝５Ａと第２のキー溝５Ｂを異なる長さに形成する。
【００２５】
ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂを参照すると、この実施形態によるキー６は、ＦＩＧ．６Ａに示すように、ハウジング２に形成される第１のキー溝５Ａに対峙する面にトルク支持部６Ａを有する。トルク支持部６Ａは、第１のキー溝５Ａに相対するキー６の端部を屈曲させて外側に膨らませることで形成される。以下の説明では、キー６のうちトルク支持部６Ａ以外の部位をバネ部６Ｂと称する。
【００２６】
キー６のバネ部６Ｂは、第１のキー溝５Ｂとハウジング２の内周面とが形成する孔部に侵入できるよう、ＦＩＧ．６Ｂに示すように、屈曲部の屈曲半径を第１の実施形態より小さくする。
【００２７】
ＦＩＧＳ．７Ａと７Ｂを参照すると、この実施形態では、ＦＩＧ．７Ｂに示すように、ステータコア１の第１のキー溝５Ｂをハウジング２の第２のキー溝５Ａより長く形成する。
【００２８】
その結果、ＦＩＧ．７Ａに示すように、キー６がステータコア１をハウジング２に係止した状態では、ＦＩＧ．７Ｂに示すように、キー溝５Ｂよりさらに奥に第１のキー溝５Ａとハウジング２の内周面とが形成する孔部にバネ部６Ｂが侵入し、孔部に図の矢印に示すようにバネ力を及ぼす。このバネ力がキー６の脱落を阻止する保持力として作用する。
【００２９】
一方、キー６のトルク支持部６Ａは、キー溝５Ａと５Ｂが形成するスペース内に、キー溝５Ａと５Ｂにまたがって配置される。この実施形態においては、ステータコア１とハウジング２との間に回転方向の相対変位をもたらす荷重が作用すると、キー６の図の２つの楕円に囲まれた部位にせん断力が作用する。このせん断力は同部位の板ばねのせん断抵抗により支持される。つまり、この実施形態では、キー６の縦断面上でのせん断力の作用か所が２か所と、第１の実施形態より多い。したがって、より大きなせん断抵抗が得られる。言い換えれば、この実施形態によれば、せん断力に対して第１の実施形態より大きな支持力を得ることができる。
【００３０】
キー溝５Ａと５Ｂはそれぞれ一定の深さに形成され、長さのみが異なる。そのため、溝加工の手間は第１の実施形態と大きく変わらない。この実施形態によれば、したがって、簡易な構成でキー６のせん断力に対する支持力を増やすことができる。
【００３１】
以上説明した各実施形態において、キー６はステータコア１とハウジング２とにバネ力を作用させられる構造であれば、必ずしもＵ字形断面に限定されない。例えばＦＩＧＳ．８Ａと８Ｂのこの発明の第３の実施形態に示すように、キー６の縦断面をＺ形に形成することも可能である。ＦＩＧ．９のこの発明の第４の実施形態に示すように、キー６にＵ字形断面の板ばねを適用する代わりに波形断面の板ばねを適用することも可能である。この場合には図の矢印に示すようにキー６のバネ部６Ｂは波形の頂点において、ハウジング２にバネ力を加え、波形の下端においてステータコア１にバネ力を加える。
【００３２】
キー６の幅は一定である必要はない。例えば、ＦＩＧＳ．１０Ａと１０Ｂに示すこの発明の第５の実施形態のように、屈曲部に必要に応じて凹み６Ｄを形成しても良い。あるいは、ＦＩＧ．１１Ａと１１Ｂに示すこの発明の第６の実施形態のように、キー６のバネ部６Ｂをテーパ状の平面形に形成しても良い。
【００３３】
さらに、キー６は必ずしも一方の腕部をステータコア１に接し、もう一方の腕部をハウジング２に接する必要はない。ＦＩＧＳ．１２Ａと１２Ｂに示すこの発明の第７の実施形態のように、キー６がキー溝５Ａと５Ｂの側壁に相当する部位にバネ力を及ぼすよう、第１の実施形態において、キー６を９０度回転させた状態でキー溝５Ａと５Ｂへの侵入させるようにしても良い。
【００３４】
第１及び第２の実施形態では、キー６をバネ力の作用方向から眺めた場合に、ステータコア１に接する部位と、ハウジング２に接する部位とが重なるよう構成されている。しかしながら、ＦＩＧ．１３に示すこの発明の第８の実施形態のように、これらの部位の先端が周方向に関してずれを生じるようにキー６を成形することも可能である。すなわち、ステータコア１側の第１のキー溝５Ａに対峙する第１の部位６Ｘと、ハウジング２側の第２のキー溝５Ｂに対峙する第２の部位６Ｙとが水平方向に関して角度θｈの交角をもつように、キー６を形成する。
【００３５】
この場合には、キー溝５Ａと５Ｂに挿入されたキー６は、ハウジング２とステーアコア１の円形断面の嵌合面に関して、ラジアル方向のみならず、周方向にもバネ力を及ぼすことができる。キー６をこのような形状とすることで、キー６のステータコア１とハウジング２に対する摩擦抵抗が増加し、キー溝５Ａと５Ｂが形成する孔部へのキー６の保持力が強化される。
【００３６】
ＦＩＧＳ．１４Ａと１４Ｂを参照して、この発明の第９の実施形態を説明する。この実施形態では、Ｕ字形断面に屈曲したバネ部６Ｂに代えて、スリット１６を介して側方への膨らみ６Ｃを形成したバネ部６Ｅを用いている。トルク支持部６Ａの形状は第２の実施形態と同一である。この実施形態においては、キー６をキー溝５Ａと５Ｂが形成する孔部に挿入すると、膨らみ６Ｃが弾性変形し、孔部の側面にバネ力を及ぼす。このバネ力に起因する摩擦抵抗でキー６の孔部からの脱落が阻止される。
【００３７】
あるいはさらに、ＦＩＧ．１５に示すこの発明の第１０の実施形態のように、ＦＩＧＳ．１４Ａと１４Ｂのスリット１６の間をさらに切り欠いて、バネ部６Ｂの中央部に大きな切欠部６Ｆを形成することも可能である。
【００３８】
キー６のトルク支持部６Ａに関しても様々なバリエーションが可能である。すなわち、ステータコア１とハウジング２との回転方向の相対変位をもたらす荷重がキー６に及ぼすせん断力に対して十分な支持力を発揮できる限り、トルク支持部６Ａの断面形状はＦＩＧ．１６に示すこの発明の第１１の実施形態のようなＬ字形や、ＦＩＧ．１７に示すこの発明の第１２の実施形態のような略Ｎ字形など様々に設定可能である。
【００３９】
以上の説明に関して２０１２年２月２７日を出願日とする日本国における特願２０１２−４０２６４号、の内容をここに引用により合体する。
【００４０】
以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、この発明はステータコアをハウジングに固定するキーがキー溝にもたらす応力を低減することができる。したがって、寸法に制約の多い車両用の電動モータ／ジェネレータの構造を強化し、あるいは寸法を小さくする上で、好ましい効果を期待できる。【００４２】
この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。
【図１】
2013129372.tif 000003
【図２】
2013129372.tif 000004
【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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【図１１】
2013129372.tif 000013
【図１２】
2013129372.tif 000014
【図１３】
2013129372.tif 000015
【図１４】
2013129372.tif 000016
【図１５】
2013129372.tif 000017
【図１６】
2013129372.tif 000018
【図１７】
2013129372.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月24日(2013.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の外周を有するステータコアを、内周を有する円筒形状のハウジングの内周に係止するステータコアの係止構造において：
ステータコアの外周に形成された第１の切欠と；
ハウジングの内周に形成された第２の切欠と：
第１の切欠と第２の切欠との間に介在するキーとを備え；
キーを第１の切欠と第２の切欠の少なくとも一方にバネ力を及ぼす、Ｕ字形縦断面を含む板ばねで構成した、ことを特徴とする係止構造。
【請求項２】
ステータコアは複数の電磁鋼板の積層体からなり、キーは第１の切欠と第２の切欠が形成する孔部に積層体の積層方向に挿入される、請求項１の係止構造。
【請求項３】
キーは板ばねで構成されるバネ部と、バネ部に支持されて第１の切欠と第２の切欠にまたがって配置されるトルク支持部とを備える、請求項１または２の係止構造。
【請求項４】
ステータコアは中心軸を有し、第１の切欠はステータコアに中心軸と平行に形成された形成された第１の溝であり、第２の切欠はハウジングに中心軸と平行に形成された第２の溝であり、第１の溝は第２の溝より長く、トルク支持部は第１の溝と第２の溝とが相対する領域に収装され、バネ部が第１の溝とハウジングの内周面とが形成する孔部に収装される、請求項３の係止構造。
【請求項５】
トルク支持部はコの字形の縦断面を有する、請求項３または４の係止構造。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
この発明は、電動モータやジェネレータに用いるステータコアのハウジングへの係止構造に関する。
背景技術
［０００２］
電動モータなどのステータは、例えば巻線を行なうティースごとに分割された複数のユニットコアを円周上に配置し、一個の特定ユニットコアの外周に形成したキー溝と、ケースに形成されたキー溝を合わせてキーを挿入することで、ケースに係止される。
［０００３］
ユニットコアは内周側にティースが、外周側にヨークが形成される。特定ユニットコアの外周にはさらにキー溝が形成される。
［０００４］
複数のユニットコアはケースに対していわゆる締り嵌めによる収縮締結状態となり、ケースと一体のステータコアを構成する。
［０００５］
この状態でのステータコアとケースの回転方向の相対変位はキー溝へのキーの挿入により阻止される。
［０００６］
キーはキー溝から脱落しないようにする必要がある。キーの脱落防止に関して、日本国特許庁が１９９３年に発行したＪＵＨ５−１５６４７Ａはキー溝にテーパピンを圧入することを提案している。
発明の概要
［０００７］
キー溝にテーパピンを圧入することは、テーパピンの楔作用によってキー溝の変形や破壊をもたらすおそれがある。また、テーパ部のみではステータコアとケースの回転方向の相対変位によってキーに加えられるせん断力に耐える十分なキーの長さ確保することが難しく、キーにテーパ部の他にストレート部を形成する必要がある。その結果、必要なキーの長さが長くなり部品コストの上昇要因となる。
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月20日(2014.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ＦＩＧＳ．６Ａと６Ｂ及びＦＩＧＳ．７Ａと７Ｂを参照して、この発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態では、第１の実施形態に対して、キー６の形状を変化させる。第１のキー溝５Ａと第２のキー溝５Ｂは異なる長さに形成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
キー溝５Ａと５Ｂは第１の実施形態と同じ深さに形成され、第１の実施形態と長さのみが異なる。そのため、溝加工の手間は第１の実施形態と大きく変わらない。この実施形態によれば、したがって、簡易な構成でキー６のせん断力に対する支持力を増やすことができる。
【国際調査報告】
2013129372.tif 000020
2013129372.tif 000021
2013129372.tif 000022
2013129372.tif 000023