JP2012174611A - Relay device - Google Patents

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Masayuki Hiramoto
正幸 平本
Masahito Kikuta
真仁 菊田
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Nippon Signal Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a relay device capable of, even when a piezoelectric body is used, achieving sufficient contact pressure between contacts and appropriately changing over the contacts.SOLUTION: A relay device comprises: a plurality of fixed-side contact pieces 6 and drive-side contact pieces 7 which are mounted on a support base 2 and have, at their tip ends, contacts 8 capable of making contact with each other; contact springs 9 which are provided at the tip ends of at least one of the fixed-side contact pieces 6 or the drive-side contact pieces 7; a drive member 12 which causes the drive-side contact pieces 7 to be fixed and driven, thereby changing over the contact between the contacts 8 of the fixed-side contact pieces 6 and the contacts 8 of the drive-side contact pieces 7; a piezoelectric body 13 which is mounted on the support base 2; and a displacement enlarging mechanism 14 which transmits the displacement of the piezoelectric body 13 to the drive member 12. The contact springs 9 are made of a metallic glass material.

Description

本発明はリレー装置に係り、特に、圧電体を用いた場合でも、接点の十分な接触圧力を得ることができるとともに、適正な接点の切り換えを行うことを可能としたリレー装置に関するものである。   The present invention relates to a relay device, and more particularly, to a relay device that can obtain a sufficient contact pressure of a contact even when a piezoelectric body is used and can perform appropriate contact switching.

従来から、電気的な接点を切り換えるためのリレー装置が多く用いられており、このようなリレー装置においては、従来、電磁石を用いた電磁式のリレー装置が用いられていた。   Conventionally, many relay devices for switching electrical contacts have been used. In such relay devices, conventionally, an electromagnetic relay device using an electromagnet has been used.

しかしながら、電子式のリレー装置においては、電磁石がコイルや通電により動作される鉄心など大きな部材により構成されていることから、装置が大型化し、重量も重くなってしまうという問題があった。   However, in the electronic relay device, since the electromagnet is constituted by a large member such as a coil or an iron core operated by energization, there is a problem that the device becomes large and heavy.

そのため、従来から、電磁石ではなく、圧電体を用いたリレー装置が開発されてきている。このような圧電体を用いたリレー装置として、従来から、ばね機構にスナップアクションさせるアクチュエータとしてPZT をもつ圧電アクチュエータを備え、PZTに並列に抵抗および電磁アクチュエータの電磁石を接続し、圧電アクチュエータの発生力と、電磁アクチュエータの可動磁極片および対向磁極の磁気的な吸引力とで接圧を得るようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, a relay device using a piezoelectric body instead of an electromagnet has been conventionally developed. As a relay device using such a piezoelectric body, conventionally, a piezoelectric actuator having PZT is provided as an actuator to be snap-actiond by a spring mechanism, and a resistance and an electromagnet of an electromagnetic actuator are connected in parallel to PZT. And a technique in which contact pressure is obtained by the magnetic attraction force of the movable magnetic pole piece and the opposed magnetic pole of the electromagnetic actuator (see, for example, Patent Document 1).

特開2000−182501号公報JP 2000-182501 A

しかしながら、前記特許文献1に記載の技術においては、圧電体の動作と、電磁石による磁気的な吸引力とにより接点の接触を図るものであることから、応答性もよく、十分な接触圧力を得ることが可能であるが、やはり、電磁石を用いることから、装置が大型化してしまい、重量も重くなってしまうという問題を有している。また、圧電体のみで動作させるようにすれば、装置の小型化を図ることができるとともに、軽量化を図ることも可能であるが、圧電体の動作のみでは、接点の接触圧力を十分に得ることができないという問題を有している。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the contact of the contact is achieved by the operation of the piezoelectric body and the magnetic attractive force by the electromagnet, the responsiveness is good and sufficient contact pressure is obtained. However, since the electromagnet is used, there is a problem that the apparatus becomes larger and the weight becomes heavier. Further, if the operation is performed only with the piezoelectric body, the apparatus can be reduced in size and weight can be reduced. However, the contact pressure of the contact can be sufficiently obtained only by the operation of the piezoelectric body. Have the problem of not being able to.

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、圧電体を用いた場合でも、接点の十分な接触圧力を得ることができるとともに、適正な接点の切り換えを行うことのできるリレー装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a relay device that can obtain a sufficient contact pressure of a contact and can switch an appropriate contact even when a piezoelectric body is used. It is intended to do.

本発明は前記目的を達成するために、請求項1の発明に係るリレー装置は、支持ベースに取付けられ先端部に互いに接触可能な接点が設けられた複数の固定側接点用片および駆動側接点用片と、
前記固定側接点用片または前記駆動側接点用片の少なくとも一方の先端部分に設けられた接点ばねと、
前記駆動側接点用片が固定され駆動することにより前記固定側接点用片の接点と前記駆動側接点用片の接点との接触を切り換えるための駆動部材と、
前記支持ベースに取付けられた圧電体と、
前記圧電体の変位を前記駆動部材に伝達する伝達機構と、
を備え、
前記接点ばねは、金属ガラス材料により形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a relay device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of fixed-side contact pieces and drive-side contacts provided with contacts that are attached to a support base and that can contact each other at a tip portion. A piece,
A contact spring provided at the tip of at least one of the fixed-side contact piece or the driving-side contact piece;
A driving member for switching contact between the contact of the fixed-side contact piece and the contact of the driving-side contact piece by fixing and driving the driving-side contact piece;
A piezoelectric body attached to the support base;
A transmission mechanism for transmitting the displacement of the piezoelectric body to the drive member;
With
The contact spring is made of a metallic glass material.

請求項2に係る発明は、請求項1において、前記伝達機構は、内部に非圧縮流体を充填した伝達配管を備えた変位拡大機構であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the transmission mechanism is a displacement magnifying mechanism including a transmission pipe filled with an incompressible fluid.

請求項3に係る発明は、請求項2において、前記変位拡大機構は、前記伝達配管の前記圧電体側の開口面積は、前記駆動部材側の開口面積に比較して大きく形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the displacement magnifying mechanism is formed such that an opening area of the transmission pipe on the piezoelectric body side is larger than an opening area on the driving member side. And

請求項1に係る発明によれば、圧電体を用いて駆動側接点用片を動作させて接点の切り換えを行うとともに、ばね接点をヤング率の低い金属ガラス材料により形成するようにしているので、圧電体のような駆動力が比較的弱い駆動源を用いた場合でも、接点の十分な接触圧力を得ることができ、接点の良好な接続状態を確保することができる。しかも、金属ガラスは、導電性も高いので、固定側接点用片と駆動側接点用片とを流れる電気抵抗を著しく低減させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the drive-side contact piece is operated using the piezoelectric body to switch the contact, and the spring contact is formed of a metallic glass material having a low Young's modulus. Even when a driving source having a relatively weak driving force such as a piezoelectric body is used, a sufficient contact pressure of the contact can be obtained, and a good connection state of the contact can be ensured. Moreover, since the metal glass has high conductivity, the electrical resistance flowing through the fixed contact piece and the driving contact piece can be remarkably reduced.

請求項2に係る発明によれば、伝達機構を内部に非圧縮流体を充填した伝達配管を備えた変位拡大機構としているので、非圧縮流体により圧電体の動作を駆動部材に適切に伝達することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the transmission mechanism is a displacement expansion mechanism including a transmission pipe filled with an incompressible fluid, the operation of the piezoelectric body is appropriately transmitted to the drive member by the incompressible fluid. Can do.

請求項3に係る発明によれば、変位拡大機構の伝達配管の圧電体側の開口面積を駆動部材側の開口面積に比較して大きく形成するようにしているので、圧電体の少ない変位に対して駆動部材の駆動量を大きくすることができ、圧電体により効率よく駆動側接点用片を動作させることができる。   According to the third aspect of the present invention, the opening area on the piezoelectric body side of the transmission pipe of the displacement enlarging mechanism is formed larger than the opening area on the driving member side. The drive amount of the drive member can be increased, and the drive-side contact piece can be efficiently operated by the piezoelectric body.

本発明に係るリレー装置の実施形態における圧電体非動作状態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the piezoelectric material non-operation state in embodiment of the relay apparatus based on this invention. 本発明に係るリレー装置の実施形態における圧電体動作状態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the piezoelectric material operation state in embodiment of the relay apparatus which concerns on this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明に係るリレー装置の第1実施形態を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態のリレー装置1は、支持ベース2を備えており、支持ベース2の両側部には、先端部に雄ねじ(図示せず)が形成された支柱3が立設されている。また、支持ベース2には、箱型のカバー部材4が着脱自在に装着されるように構成されており、カバー部材4を支持ベース2に装着し、このカバー部材4の端面から露出される支柱3の雄ねじに、雌ねじが形成された固定ねじ5を螺合させることにより、カバー部材4を支持ベース2に固定するように構成されている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a relay device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the relay device 1 according to the present embodiment includes a support base 2, and support columns 3 with male screws (not shown) formed at the front end portions stand on both sides of the support base 2. It is installed. Further, a box-shaped cover member 4 is detachably attached to the support base 2, and the support member 4 is attached to the support base 2 and a column exposed from the end surface of the cover member 4. The cover member 4 is fixed to the support base 2 by screwing the fixing screw 5 formed with the female screw into the male screw 3.

支持ベース2の一側には、複数の固定側接点用片6および駆動側接点用片7の基端部がそれぞれ互いに所定間隔をもって取付けられており、各固定側接点用片6および各駆動側接点用片7の先端部には、互いに電気的に接触する接点8がそれぞれ設けられている。本実施形態においては、図1において左側には、2つの固定側接点用片6と2つの駆動側接点用片7とがそれぞれ交互に配置されており、これら各固定側接点用片6の接点8と、駆動側接点用片7の接点8とが接触することにより、固定側接点用片6と駆動側接点用片7とが電気的に接続されるように構成されている。また、図1において右側には、一対の固定側接点用片6の間に駆動側接点用片7が配置されており、駆動側接点用片7の接点8がいずれか一方の固定側接点用片6の接点8と接触することにより、駆動側接点用片7といずれか一方の固定側接点用片6とが電気的に接続されるように構成されている。   On one side of the support base 2, base end portions of a plurality of fixed-side contact pieces 6 and driving-side contact pieces 7 are attached to each other at a predetermined interval. Contact points 8 that are in electrical contact with each other are provided at the tip of the contact piece 7. In the present embodiment, two fixed contact pieces 6 and two driving contact pieces 7 are alternately arranged on the left side in FIG. 8 and the contact 8 of the driving contact piece 7 are in contact with each other, whereby the fixed contact piece 6 and the driving contact piece 7 are electrically connected. Further, on the right side in FIG. 1, a driving contact piece 7 is disposed between a pair of fixed contact pieces 6 and the contact 8 of the driving contact piece 7 is for one of the fixed contact points. By making contact with the contact 8 of the piece 6, the drive-side contact piece 7 and one of the fixed-side contact pieces 6 are electrically connected.

また、固定側接点用片6の先端部は、クランク状に折曲形成された接点ばね9とされており、本実施形態においては、この接点ばね9部分は、結晶金属に比較してヤング率の低い金属ガラス材料により形成されている。この金属ガラスとしては、例えば、Cu97Zr5(銅95%、ジルコニウム5%)などがある。例えば、洋白(銅55%、亜鉛27%、ニッケル18%)のヤング率が、127×10であるのに対して、Cu97Zr5のヤング率は、70×10と低いヤング率となっている。このように接点ばね9部分にヤング率の低い金属ガラス材料を用いることにより、弱い駆動力で各接点8の接触圧力を得ることができるものである The tip of the fixed contact piece 6 is a contact spring 9 bent in a crank shape. In this embodiment, the contact spring 9 portion has a Young's modulus as compared with a crystalline metal. It is made of a low metallic glass material. Examples of the metallic glass include Cu97Zr5 (copper 95%, zirconium 5%). For example, the Young's modulus of Western white (55% copper, 27% zinc, 18% nickel) is 127 × 10 3 whereas the Young's modulus of Cu97Zr5 is as low as 70 × 10 3. Yes. Thus, by using a metallic glass material having a low Young's modulus for the contact spring 9 portion, the contact pressure of each contact 8 can be obtained with a weak driving force.

また、支持ベース2の他側には、圧電体支持部10が設けられており、圧電体支持部10の一側には、固定側接点用片6の上方部分を固定するための固定部材11が取付けられている。この固定部材11は、固定側接点用片6のみを固定するものであり、駆動側接点用片7は、固定部材11により妨げられることなく、基端部を中心として揺動可能とされている。また、駆動側接点用片7の固定部材11より上方部分には、駆動側接点用片7が連結された駆動部材12が取付けられており、駆動部材12が図1において左右方向に駆動されることにより、駆動側接点用片7を揺動動作させて駆動側接点用片7の接点8と固定側接点用片6の接点8とを接触させることができるように構成されている。   A piezoelectric support 10 is provided on the other side of the support base 2, and a fixing member 11 for fixing an upper portion of the fixed contact piece 6 on one side of the piezoelectric support 10. Is installed. The fixing member 11 fixes only the fixed side contact piece 6, and the driving side contact piece 7 is swingable around the base end without being blocked by the fixing member 11. . Further, a drive member 12 connected to the drive side contact piece 7 is attached to a portion above the fixed member 11 of the drive side contact piece 7, and the drive member 12 is driven in the left-right direction in FIG. Thus, the drive-side contact piece 7 is swung so that the contact 8 of the drive-side contact piece 7 and the contact 8 of the fixed-side contact piece 6 can be brought into contact with each other.

また、圧電体支持部10の内部には、通電することにより、図1において、上下方向に伸縮自在に変位する圧電体13が収容されている。圧電体13の変位部には、駆動部材12の一端部に接続される伝達機構としての変位拡大機構14が連結されている。変位拡大機構14は、圧電体13の変位部と駆動部材12の一端部とを連結する伝達配管15を備えており、この伝達配管15の内部には、例えば、油など駆動力を伝達することのできる非圧縮流体16が充填されている。また、この伝達配管15の圧電体13側の開口面積は、駆動部材12側の開口面積に比較して大きく形成されており、圧電体13の変位に対して駆動部材12の駆動量を大きくすることができるように構成されている。   In addition, a piezoelectric body 13 that is displaced in an up-and-down direction in FIG. A displacement magnifying mechanism 14 serving as a transmission mechanism connected to one end of the drive member 12 is coupled to the displacement portion of the piezoelectric body 13. The displacement enlarging mechanism 14 includes a transmission pipe 15 that connects the displacement portion of the piezoelectric body 13 and one end of the drive member 12, and transmits a driving force such as oil to the inside of the transmission pipe 15. An incompressible fluid 16 is filled. In addition, the opening area of the transmission pipe 15 on the piezoelectric body 13 side is formed larger than the opening area on the driving member 12 side, and the driving amount of the driving member 12 is increased with respect to the displacement of the piezoelectric body 13. It is configured to be able to.

また、駆動部材12の他端部には、復帰ばね17が取付けられており、この復帰ばね17により、駆動部材12は、通常状態では、図1において左方向に向けて付勢されるようになっており、圧電体13を動作させることにより、駆動部材12が復帰ばね17の付勢力に抗して図1において右方向に移動できるように構成されている。   Further, a return spring 17 is attached to the other end portion of the drive member 12, and the drive spring 12 is urged toward the left in FIG. 1 by the return spring 17 in a normal state. The drive member 12 can be moved rightward in FIG. 1 against the urging force of the return spring 17 by operating the piezoelectric body 13.

さらに、支持ベース2の下側には、各固定側接点用片6および各駆動側接点用片7にそれぞれ電気的に接続されている接続端子18が設けられており、支持ベース2の下側には、このリレー装置1の機能別に取付けられる機種ピン19が突設されている。   Further, on the lower side of the support base 2, connection terminals 18 are provided that are electrically connected to the fixed contact pieces 6 and the drive contact pieces 7, respectively. The model pin 19 attached according to the function of this relay apparatus 1 is protrudingly provided.

次に、本実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

本実施形態においては、図1に示すように、圧電体13に通電していない状態では、復帰ばね17の付勢力により、駆動部材12は、図1において左方向に付勢されており、最も左側の固定側接点用片6の接点8と駆動側接点用片7の接点8とが接触するとともに、中央側の固定側接点用片6の接点8と駆動側接点用片7の接点8とは離れた状態に保持され、さらに、最も右側の駆動側接点用片7の接点8は、その左側の固定側接点用片6の接点8に接触された状態に保持されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, when the piezoelectric body 13 is not energized, the driving member 12 is urged to the left in FIG. The contact 8 of the left fixed side contact piece 6 and the contact 8 of the drive side contact piece 7 are in contact with each other, and the contact 8 of the center side fixed side contact piece 6 and the contact 8 of the drive side contact piece 7 are Further, the contact 8 of the rightmost driving contact piece 7 is held in contact with the contact 8 of the left fixed contact piece 6.

この状態で、圧電体13に通電することにより、圧電体13が変位され、変位拡大機構14を介して駆動部材12を復帰ばね17の付勢力に抗して図1において右方向に動作させる。これにより、図2に示すように、最も左側の固定側接点用片6の接点8と駆動側接点用片7の接点8とが非接触状態になるとともに、中央側の固定側接点用片6の接点8と駆動側接点用片7の接点8とが接触状態に保持され、さらに、最も右側の駆動側接点用片7の接点8は、その右側の固定側接点用片6の接点8に接触された状態に保持され、各接点8の切り換えが行われる。   In this state, when the piezoelectric body 13 is energized, the piezoelectric body 13 is displaced, and the drive member 12 is moved rightward in FIG. 1 against the urging force of the return spring 17 via the displacement enlarging mechanism 14. As a result, as shown in FIG. 2, the contact 8 of the leftmost fixed contact piece 6 and the contact 8 of the drive contact piece 7 are brought into a non-contact state, and the fixed contact piece 6 at the center side. And the contact 8 of the driving contact piece 7 are held in contact with each other, and the contact 8 of the rightmost driving contact piece 7 is connected to the contact 8 of the right fixed contact piece 6. Each contact 8 is switched while being held in contact.

このとき、本実施形態においては、接点ばね9をヤング率の低い金属ガラスにより形成するようにしているので、駆動部材12を動作させた場合に、弱い駆動力で各接点8の接触圧力を得ることができ、圧電体13によるあまり大きくない駆動力で各接点8を適正に接触させることができるものである。   At this time, in the present embodiment, since the contact spring 9 is formed of metallic glass having a low Young's modulus, the contact pressure of each contact 8 is obtained with a weak driving force when the driving member 12 is operated. In other words, each contact 8 can be properly brought into contact with a driving force that is not so great by the piezoelectric body 13.

以上述べたように、本実施形態においては、圧電体13を用いて駆動側接点用片7を動作させて接点8の切り換えを行うとともに、接点ばね9をヤング率の低い金属ガラス材料により形成するようにしているので、圧電体13のような駆動力が比較的弱い駆動源を用いた場合でも、接点8の十分な接触圧力を得ることができ、接点8の良好な接続状態を確保することができる。しかも、金属ガラスは、導電性も高いので、固定側接点用片6と駆動側接点用片7とを流れる電気抵抗を著しく低減させることができる。さらに、拡大変位機構の伝達配管15の圧電体13側の開口面積を、駆動部材12側の開口面積に比較して大きく形成するようにしているので、圧電体13の少ない変位に対して駆動部材12の駆動量を大きくすることができ、圧電体13により効率よく駆動側接点用片7を動作させることができる。   As described above, in the present embodiment, the driving contact piece 7 is operated using the piezoelectric body 13 to switch the contact 8, and the contact spring 9 is formed of a metallic glass material having a low Young's modulus. Therefore, even when a driving source with a relatively weak driving force such as the piezoelectric body 13 is used, a sufficient contact pressure of the contact 8 can be obtained, and a good connection state of the contact 8 can be ensured. Can do. Moreover, since the metal glass has high conductivity, the electrical resistance flowing through the fixed contact piece 6 and the driving contact piece 7 can be remarkably reduced. Further, since the opening area on the piezoelectric body 13 side of the transmission pipe 15 of the expansion displacement mechanism is formed larger than the opening area on the driving member 12 side, the driving member with respect to a small displacement of the piezoelectric body 13. 12 can be increased, and the drive-side contact piece 7 can be efficiently operated by the piezoelectric body 13.

なお、前記実施形態においては、固定側接点用片6の接点ばね9を金属ガラス材料により形成するようにしたが、駆動側接点用片7に金属ガラス材料により形成するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the contact spring 9 of the fixed-side contact piece 6 is formed of a metallic glass material. However, the driving-side contact piece 7 may be formed of a metallic glass material.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention.

1 リレー装置
2 支持ベース
3 支柱
4 カバー部材
5 固定ねじ
6 固定側接点用片
7 駆動側接点用片
8 接点
9 接点ばね
10 圧電体支持部
11 固定部材
12 駆動部材
13 圧電体
14 変位拡大機構
15 伝達配管
16 非圧縮流体
17 復帰ばね
18 接続端子
19 機種ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Relay apparatus 2 Support base 3 Support | pillar 4 Cover member 5 Fixing screw 6 Fixed side contact piece 7 Drive side contact piece 8 Contact 9 Contact spring 10 Piezoelectric support part 11 Fixed member 12 Drive member 13 Piezoelectric body 14 Displacement expansion mechanism 15 Transmission piping 16 Incompressible fluid 17 Return spring 18 Connection terminal 19 Model pin

Claims (3)

支持ベースに取付けられ先端部に互いに接触可能な接点が設けられた複数の固定側接点用片および駆動側接点用片と、
前記固定側接点用片または前記駆動側接点用片の少なくとも一方の先端部分に設けられた接点ばねと、
前記駆動側接点用片が固定され駆動することにより前記固定側接点用片の接点と前記駆動側接点用片の接点との接触を切り換えるための駆動部材と、
前記支持ベース2に取付けられた圧電体と、
前記圧電体の変位を前記駆動部材に伝達する伝達機構と、
を備え、
前記接点ばねは、金属ガラス材料により形成されていることを特徴とするリレー装置。
A plurality of fixed-side contact pieces and drive-side contact pieces provided on the support base and provided with contacts that can contact each other at the tip;
A contact spring provided at the tip of at least one of the fixed-side contact piece or the driving-side contact piece;
A driving member for switching contact between the contact of the fixed-side contact piece and the contact of the driving-side contact piece by fixing and driving the driving-side contact piece;
A piezoelectric body attached to the support base 2;
A transmission mechanism for transmitting the displacement of the piezoelectric body to the drive member;
With
The relay device, wherein the contact spring is made of a metallic glass material.
前記伝達機構は、内部に非圧縮流体を充填した伝達配管を備えた変位拡大機構であることを特徴とする請求項1に記載のリレー装置。   The relay device according to claim 1, wherein the transmission mechanism is a displacement enlarging mechanism including a transmission pipe filled with an incompressible fluid. 前記変位拡大機構は、前記伝達配管の前記圧電体側の開口面積は、前記駆動部材側の開口面積に比較して大きく形成されていることを特徴とする請求項2に記載のリレー装置。   3. The relay device according to claim 2, wherein the displacement enlarging mechanism has an opening area on the piezoelectric body side of the transmission pipe that is larger than an opening area on the driving member side.
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