JPS6339450A - ブラシレスモ−タ - Google Patents
ブラシレスモ−タInfo
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- JPS6339450A JPS6339450A JP18302186A JP18302186A JPS6339450A JP S6339450 A JPS6339450 A JP S6339450A JP 18302186 A JP18302186 A JP 18302186A JP 18302186 A JP18302186 A JP 18302186A JP S6339450 A JPS6339450 A JP S6339450A
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- rotor
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- Pending
Links
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Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の分野〉
本発明はブラシレスモータの位置検出又は回転検出に関
し、特に、前記各検出を磁気抵抗素子(以下MR素子と
称する)で行なうことに関する。
し、特に、前記各検出を磁気抵抗素子(以下MR素子と
称する)で行なうことに関する。
〈従来技術〉
(従来の技術の説明)
従来、速度検出手段としては、磁気誘動によるコイル発
電式や光学式によるものがある。磁気抵抗素子によるも
のとしては、通常第7図のように構成される。2. 4
. 7. 8はロータを構成し、ロータの外周部分に信
号マクネット2.が取り付けられ信号マグネットは外周
部に多極着磁され、MR素素子−所定の位置に固定され
る。MR素素子−より信号マグネットからの信号磁界を
検出し、回転速度を検出する。
電式や光学式によるものがある。磁気抵抗素子によるも
のとしては、通常第7図のように構成される。2. 4
. 7. 8はロータを構成し、ロータの外周部分に信
号マクネット2.が取り付けられ信号マグネットは外周
部に多極着磁され、MR素素子−所定の位置に固定され
る。MR素素子−より信号マグネットからの信号磁界を
検出し、回転速度を検出する。
(従来技術の問題点)
このような単一点検出ては、信号波長が短(なるに伴い
、機械精度(軸振れ、外周面振れ等)の影響が顕著に検
出レベルの変動を生む。又、短波長化により信号磁界の
強さも小さくなり、従ってMR素子からの出力も小さく
なる。近年のモータの小型化に伴うロータイナーシャの
低減、及び低速化に対応するためにFG周波数を高くす
る必要がある。そのためには上記例では、外周の着磁数
を多くすることになる。すなわち短波長化することにな
る。ところが、短波長化にも限度があり、又、機械精度
も誤差を小さく抑えることには限りがある。
、機械精度(軸振れ、外周面振れ等)の影響が顕著に検
出レベルの変動を生む。又、短波長化により信号磁界の
強さも小さくなり、従ってMR素子からの出力も小さく
なる。近年のモータの小型化に伴うロータイナーシャの
低減、及び低速化に対応するためにFG周波数を高くす
る必要がある。そのためには上記例では、外周の着磁数
を多くすることになる。すなわち短波長化することにな
る。ところが、短波長化にも限度があり、又、機械精度
も誤差を小さく抑えることには限りがある。
したがって上述した検出レベル変動、測定誤差を生じる
。
。
回転位置検出手段としては、第7図のメインマグネット
4の漏れ磁束をホール素子により拾い磁極の極性を判別
し、モータのコイル5へ流す電流の切り換えを行ってい
る。このホール素子による切り換えが最も一般的である
が、メインマグネット4からの漏れ磁束を拾うために例
えば、ステータヨーク6に穴、もしくは切り欠きを設け
て、そこにホール素子を配置する。ところがこの穴、又
は切り欠きがモータのトルク変動を生ずる原因となり、
コギンク成分になる。又、機械精度が要求され、ホール
素子配置の位置の誤差がコイル5へ流す電流の切り換え
誤差になりトルク変動を生じ、メインマクネツl−4の
対向面に穴、及び切り欠きを設けることは、モータの回
転ムラを悪化させる原因になり、好ましくない。そこで
、ヨーク6にホール素子用の穴も切り欠きも設けず、ホ
ール素子をマクネットとステータヨーク6の間に配置す
るとき、小径、偏平モータの場合、問題になるのは素子
の大きさ、厚みである。又、第7図に示ずモータは3相
全波駆動であるが、3相コイルの切り換えを行うには通
常ホール素子を3個必要とする。この場合ホール素子か
らの配線が計8本となり、配線基板上スペースを取る。
4の漏れ磁束をホール素子により拾い磁極の極性を判別
し、モータのコイル5へ流す電流の切り換えを行ってい
る。このホール素子による切り換えが最も一般的である
が、メインマグネット4からの漏れ磁束を拾うために例
えば、ステータヨーク6に穴、もしくは切り欠きを設け
て、そこにホール素子を配置する。ところがこの穴、又
は切り欠きがモータのトルク変動を生ずる原因となり、
コギンク成分になる。又、機械精度が要求され、ホール
素子配置の位置の誤差がコイル5へ流す電流の切り換え
誤差になりトルク変動を生じ、メインマクネツl−4の
対向面に穴、及び切り欠きを設けることは、モータの回
転ムラを悪化させる原因になり、好ましくない。そこで
、ヨーク6にホール素子用の穴も切り欠きも設けず、ホ
ール素子をマクネットとステータヨーク6の間に配置す
るとき、小径、偏平モータの場合、問題になるのは素子
の大きさ、厚みである。又、第7図に示ずモータは3相
全波駆動であるが、3相コイルの切り換えを行うには通
常ホール素子を3個必要とする。この場合ホール素子か
らの配線が計8本となり、配線基板上スペースを取る。
〈本発明の課題〉
本発明は位置信号検出のための手段として磁気抵抗素子
をローターマグネットに対して対向する平面基盤上に薄
膜形成することにより前述従来の問題点を解決する。
をローターマグネットに対して対向する平面基盤上に薄
膜形成することにより前述従来の問題点を解決する。
更に本発明はブラシレスモーフの駆動制御として必要な
位置信号検出とともに、ローターの回転速度検出も前記
位置信号検出用MR素子と同一平面」−に薄膜形成する
ことを可能としたブラシレスモーフを提供する。
位置信号検出とともに、ローターの回転速度検出も前記
位置信号検出用MR素子と同一平面」−に薄膜形成する
ことを可能としたブラシレスモーフを提供する。
く課題達成のための手段〉
本発明は前記課題達成のために、ローターマグネットと
対向する平面基盤又はヨーク上に出力軸の中心を径中心
とした内径Raと外径Rbの同心円で囲まれた放射線上
に長さRb−Raで所定幅寸法のMR素子を固定し、該
MR素子のよ・下端を隣り合うMR素子と導線で直列に
接続してジグザグ状の円弧パターンを形成し、該ジグサ
グ状円弧パターンの両端をローターマグネット位置信号
取出端子に導くように構成する。
対向する平面基盤又はヨーク上に出力軸の中心を径中心
とした内径Raと外径Rbの同心円で囲まれた放射線上
に長さRb−Raで所定幅寸法のMR素子を固定し、該
MR素子のよ・下端を隣り合うMR素子と導線で直列に
接続してジグザグ状の円弧パターンを形成し、該ジグサ
グ状円弧パターンの両端をローターマグネット位置信号
取出端子に導くように構成する。
更に回転速度検出用MR素子を上記位置信号検出用MR
素子の内径又は外径位置に薄膜形成し、該MR素子の両
端を出力端子に継ぐようにし信号検出を行なうようにす
る。
素子の内径又は外径位置に薄膜形成し、該MR素子の両
端を出力端子に継ぐようにし信号検出を行なうようにす
る。
〈実施例の説明〉
第1図は本発明のモータの断面図。第2図はMR素子を
固定した平板の平面図。第3図はMR素子のジグザグパ
ターンの部分拡大図を示す。
固定した平板の平面図。第3図はMR素子のジグザグパ
ターンの部分拡大図を示す。
図において、10はモータを示し、12は磁性体材料か
らなるヨークで円板状を成す。14はMRR子保持用基
盤を示し第3図に図示するMR素素子科料蒸着等により
固着している。16は界磁コイルを示し、該コイルI6
は絶縁基板上に固着した銅泊を渦巻コイル状にエツチン
グ成形したコイル等を用いる。前記ヨーク12・MRR
子保持用基盤14・昇磁コイル16は絶縁剤を介して一
体的に固定されてモータのステーターを形成する。18
は第4図に図示する如くに着磁したマグネット(Mg)
で、該マクネットには出力軸20を垂直に嵌合する。2
2はローターヨークを示す。出力軸20・マグネット1
8・ローターヨーク22てモータのロータを形成し、前
記ステータ一部分と出力軸20は不図示の軸受部材によ
って回転嵌合している。
らなるヨークで円板状を成す。14はMRR子保持用基
盤を示し第3図に図示するMR素素子科料蒸着等により
固着している。16は界磁コイルを示し、該コイルI6
は絶縁基板上に固着した銅泊を渦巻コイル状にエツチン
グ成形したコイル等を用いる。前記ヨーク12・MRR
子保持用基盤14・昇磁コイル16は絶縁剤を介して一
体的に固定されてモータのステーターを形成する。18
は第4図に図示する如くに着磁したマグネット(Mg)
で、該マクネットには出力軸20を垂直に嵌合する。2
2はローターヨークを示す。出力軸20・マグネット1
8・ローターヨーク22てモータのロータを形成し、前
記ステータ一部分と出力軸20は不図示の軸受部材によ
って回転嵌合している。
次に第2図及び第3図のMR素子の説明を行なう。
プリント配線板等の基盤14の平面に絶縁処理を施こし
、第3図示のようにMRR子材料を蒸着固定する。
、第3図示のようにMRR子材料を蒸着固定する。
14A・14.B・14Dは出力軸の中心Oを中心に1
20゜の角度に振り分けらられており、該14A・14
B・14r)の各MR素子は位置検出用素子を形成する
。
20゜の角度に振り分けらられており、該14A・14
B・14r)の各MR素子は位置検出用素子を形成する
。
各MR素子14A・14B・14Dは第3図に示すよう
に形成する。
に形成する。
即ち、各MR素子は径中心Oを出力軸の軸芯とした内径
側半径Raと外径側半径Rbとした同心円弧を描き、内
径円弧部のピッチをDl、外径円弧部のピッチをD2と
した間隔にして各MR素子14a、・14a2・・・・
・・を蒸着又はスパッタリング等の薄膜成形技術によっ
て前記基盤上に固定する。各MR素子は内径側及び外径
側をそれぞれ導線24A・24Bで直列に結ぶ。
側半径Raと外径側半径Rbとした同心円弧を描き、内
径円弧部のピッチをDl、外径円弧部のピッチをD2と
した間隔にして各MR素子14a、・14a2・・・・
・・を蒸着又はスパッタリング等の薄膜成形技術によっ
て前記基盤上に固定する。各MR素子は内径側及び外径
側をそれぞれ導線24A・24Bで直列に結ぶ。
他のMR素子14B及び14Dも前述14Aと同様に形
成する。14Pは円形基盤14より突出した信号取出端
子部を示し、上記端子部14Pには信号取出し用の端子
A−B−C−D−Eを設ける。端子Aは基盤上の最外側
の導体部26と継り、導体部26の他端は前述MR素子
14Aの内径側又は外径側の一部と接続する。MR素子
14Aの他端側は導線28と接続し、該導線28は接地
端子Eと継る。MR素子14Bの一端は取出端子Bと接
続し、MR素子14Bの他端は導線28及び接地端子E
と継る。MR素子14Dの一端14D、は導線28と接
続し、MR素子14Dの他端は取出用端子りと継る。
成する。14Pは円形基盤14より突出した信号取出端
子部を示し、上記端子部14Pには信号取出し用の端子
A−B−C−D−Eを設ける。端子Aは基盤上の最外側
の導体部26と継り、導体部26の他端は前述MR素子
14Aの内径側又は外径側の一部と接続する。MR素子
14Aの他端側は導線28と接続し、該導線28は接地
端子Eと継る。MR素子14Bの一端は取出端子Bと接
続し、MR素子14Bの他端は導線28及び接地端子E
と継る。MR素子14Dの一端14D、は導線28と接
続し、MR素子14Dの他端は取出用端子りと継る。
以上の結線により各MR素子14A・14B・14Dは
それぞれ取出端子A−B−Dと接地端子E間に接続され
る。30は回転数検出用パターンを示し、該パターン2
8は前述位置検出用MR素子と同様に形成する。即ち、
径中心Oを中心として内径側半径RC1外径側半径RD
とし半径Rc−RDの同心円で囲まれた部分に円Oの中
心からの放射線上に長さくRD−Rc)て幅一定のパタ
ーンで各MR素子を固定し各MR素子の上端及び下端を
導線で直列に結ぶ。回転数検出用MR素子の一端は取出
用端子Cに接続し、他端は接地用端子Eに接続する。
それぞれ取出端子A−B−Dと接地端子E間に接続され
る。30は回転数検出用パターンを示し、該パターン2
8は前述位置検出用MR素子と同様に形成する。即ち、
径中心Oを中心として内径側半径RC1外径側半径RD
とし半径Rc−RDの同心円で囲まれた部分に円Oの中
心からの放射線上に長さくRD−Rc)て幅一定のパタ
ーンで各MR素子を固定し各MR素子の上端及び下端を
導線で直列に結ぶ。回転数検出用MR素子の一端は取出
用端子Cに接続し、他端は接地用端子Eに接続する。
MRパターンの直列に接続された各々の素子の各抵抗を
MRkとここで呼ぶことにする。kは始点にある素子か
ら終点にある素子まで順に1. 2. 3゜・・・・・
とする。すなわち、始点から終点まで素子がβ個直列に
つながっているとき、順にMR,、MR2゜−・・・・
MRk、 MR、fl’とそれぞれの素子の抵抗値を
表わす。
MRkとここで呼ぶことにする。kは始点にある素子か
ら終点にある素子まで順に1. 2. 3゜・・・・・
とする。すなわち、始点から終点まで素子がβ個直列に
つながっているとき、順にMR,、MR2゜−・・・・
MRk、 MR、fl’とそれぞれの素子の抵抗値を
表わす。
第4図は本実施例のメインマグネット4のMRパターン
と対向する面を表わす図で、8極に着磁されN極、S極
が交互に配列される。マグネットの内径及び外径の中心
点Oは同じてあり、またMRパターンの中心点Oに一致
しているものとする。又、着磁数は8極に限定するもの
でない。
と対向する面を表わす図で、8極に着磁されN極、S極
が交互に配列される。マグネットの内径及び外径の中心
点Oは同じてあり、またMRパターンの中心点Oに一致
しているものとする。又、着磁数は8極に限定するもの
でない。
MR素子の比抵抗値をρとし、磁界Hによる変化率を1
00γ%とする。いま、メインマグネットからの信号磁
界Hを H(θ)=H(、sinθ (θはメインマグネットの電気角、Hoは定数)・・・
(1)と表わしたとき、ρをθの関数として、ρ(θ)
−P、)−7Po” H,2* 5in2θ ・
−(2)(’、’H,,Poは定数) で定義する。(2)を変形する。
00γ%とする。いま、メインマグネットからの信号磁
界Hを H(θ)=H(、sinθ (θはメインマグネットの電気角、Hoは定数)・・・
(1)と表わしたとき、ρをθの関数として、ρ(θ)
−P、)−7Po” H,2* 5in2θ ・
−(2)(’、’H,,Poは定数) で定義する。(2)を変形する。
/:1(0)”Po [(1−7H1”/2)+(7H
1”/2) CO32θ)= Pl + P2 cos
2θ ・・・(3)(°p、−p。(1
7H1”/2)、P2=POγH1”/2)ここてMR
素子を各々!間隔で並べたとき、(3)よりθの関数と
して MRk(θ)=R,+R2cos2 io+(k−1
)A+ −(4)(’−’R1,R2は定数) と表わせる。
1”/2) CO32θ)= Pl + P2 cos
2θ ・・・(3)(°p、−p。(1
7H1”/2)、P2=POγH1”/2)ここてMR
素子を各々!間隔で並べたとき、(3)よりθの関数と
して MRk(θ)=R,+R2cos2 io+(k−1
)A+ −(4)(’−’R1,R2は定数) と表わせる。
MRパターン30について説明する。
パターン30は全周にわたっている。メインマグネット
の着磁数を2Nとする。いま、0≦θくπて間隔lでm
個、MR素子を直列に接続する。この区間の総抵抗M
R[o、 yrコ(θ)は(4)よりMR[oπ](θ
)=ΣiR、十R2cos2 (θ+(k−1) f)
]k=1 ・・・・・(5) (ただしm!≠nπ (n=0.1.2・・・・・・)
)と表わせる。区間[0,2Nπ)にわたり繰り返され
るものとすれば、 と表わせる。
の着磁数を2Nとする。いま、0≦θくπて間隔lでm
個、MR素子を直列に接続する。この区間の総抵抗M
R[o、 yrコ(θ)は(4)よりMR[oπ](θ
)=ΣiR、十R2cos2 (θ+(k−1) f)
]k=1 ・・・・・(5) (ただしm!≠nπ (n=0.1.2・・・・・・)
)と表わせる。区間[0,2Nπ)にわたり繰り返され
るものとすれば、 と表わせる。
以」−より、MRパターンの直列に接続された始点と終
点の間の抵抗値は、周期関数となり、この変化を調べる
ことにより回転位置検出できる。
点の間の抵抗値は、周期関数となり、この変化を調べる
ことにより回転位置検出できる。
MRパターン14 A 、 14 B 、 1.4
Dについて説明する。
Dについて説明する。
MRパターンは(2n+])個直列に接続され14A。
14B、]、4Dの各パターンの(n+1)番目のMR
素子は互いに(−+mπ)だけメインマグネット(m=
o、I、2・) の電気角で位相がずれている。又、各パターンの各素子
は互いにメインマクネットの電気角でdの等間隔て直列
に接続する。したがって各パターンの総抵抗MRaEl
は MRall(θ)=(2n+1)R++R2cos2θ
+R2Σcos2 (θ+(k−1)d)k=1 ・・・・・・(7) 以」−より14A、]4B、+4Dのパターンは得られ
る波形の電気角て%πずれた信号波形となり(第5図参
照)メインマクネットの回転位置検出のための信号を得
られ、モータのコイル相の切り換えの信号に利用できる
。
素子は互いに(−+mπ)だけメインマグネット(m=
o、I、2・) の電気角で位相がずれている。又、各パターンの各素子
は互いにメインマクネットの電気角でdの等間隔て直列
に接続する。したがって各パターンの総抵抗MRaEl
は MRall(θ)=(2n+1)R++R2cos2θ
+R2Σcos2 (θ+(k−1)d)k=1 ・・・・・・(7) 以」−より14A、]4B、+4Dのパターンは得られ
る波形の電気角て%πずれた信号波形となり(第5図参
照)メインマクネットの回転位置検出のための信号を得
られ、モータのコイル相の切り換えの信号に利用できる
。
第6図は本発明の他の実施例である。パターンの考え方
は全く同じて、特に回転速度検出用のパターンを使って
高い周波数の信号が必要である場合メインマクネットと
は別に出力軸20にマグネット32を固定し必要に応じ
た多極着磁をしてやり、回転速度検出用の信号を得るも
のである。
は全く同じて、特に回転速度検出用のパターンを使って
高い周波数の信号が必要である場合メインマクネットと
は別に出力軸20にマグネット32を固定し必要に応じ
た多極着磁をしてやり、回転速度検出用の信号を得るも
のである。
34は出力軸20に固定した基盤、36は基盤34−ヒ
に蒸着固定した回転速度検出用パターンを示す。
に蒸着固定した回転速度検出用パターンを示す。
(6)以−に説明したように、パターンは単一の素子で
なくある範囲にわたり配列される積分型であるため、こ
れにより得られる信号はマグネットの着磁ムラや偏心、
外乱の影響を受けにくい高精度な信号を得ることがてき
る。特に本発明はヨーク又は平板上にMR素子を蒸着等
により薄膜形成することができるのてモータの偏平化、
小径化が実現でき、部品点数の削減にもつながりコスト
ダウンの可能性をもつ。
なくある範囲にわたり配列される積分型であるため、こ
れにより得られる信号はマグネットの着磁ムラや偏心、
外乱の影響を受けにくい高精度な信号を得ることがてき
る。特に本発明はヨーク又は平板上にMR素子を蒸着等
により薄膜形成することができるのてモータの偏平化、
小径化が実現でき、部品点数の削減にもつながりコスト
ダウンの可能性をもつ。
又、位置検出信号は3相で出力されるためモータの正転
・逆転の判別ができる。
・逆転の判別ができる。
なお、本実施例ではMRパターンの基盤はマグネットと
面対向の構成であったが、原理的には周対向のものであ
ってもよい。
面対向の構成であったが、原理的には周対向のものであ
ってもよい。
第1図乃至第5図は本発明の一実施例を示し、第1図は
本発明に係るMR素子を組み込んだモータ断面図。 第2図は基盤14. 、J:に配したMR素子のパター
ン平面図。 第3図は第2図のMR素子14A、 ]、4B、
14D及び30の部分拡大図。 第4図はマグネット14の着磁方向を示す図。 第7図は従来技術の構成のモータ断面図。
本発明に係るMR素子を組み込んだモータ断面図。 第2図は基盤14. 、J:に配したMR素子のパター
ン平面図。 第3図は第2図のMR素子14A、 ]、4B、
14D及び30の部分拡大図。 第4図はマグネット14の着磁方向を示す図。 第7図は従来技術の構成のモータ断面図。
Claims (2)
- (1)ローターマグネットと昇磁コイルを出力軸に対し
て略垂直方向に向けて対向配置したブラシレスモータに
おいて、 前記ローターマグネットと対向するヨーク又は基盤上に
磁気抵抗素子からなる回転数検出用パターンを薄膜形成
したことを特徴とするブラシレスモータ。 - (2)前記磁気抵抗素子は前記出力軸の中心を径中心と
して内径Ra、外径Rbとした同心円で囲まれた放射線
上の長さRb−Raとし、該磁気抵抗素子の内径側及び
外径側の端部をそれぞれ内径Ra及び外径Rbの導線で
接続したことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載のブラシレスモータ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18302186A JPS6339450A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | ブラシレスモ−タ |
US07/079,211 US4801830A (en) | 1986-08-04 | 1987-07-29 | Brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18302186A JPS6339450A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | ブラシレスモ−タ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6339450A true JPS6339450A (ja) | 1988-02-19 |
Family
ID=16128352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18302186A Pending JPS6339450A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | ブラシレスモ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6339450A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5044215A (en) * | 1990-02-28 | 1991-09-03 | Suzuki Motor Corporation | Transmission with an ultra low speed range |
JPH04117259U (ja) * | 1991-03-30 | 1992-10-20 | スズキ株式会社 | 変速機のシフトレバー |
US5176040A (en) * | 1990-01-31 | 1993-01-05 | Suzuki Motor Corporation | Transmission for 4-wheel driving |
JPH0571595A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Honda Motor Co Ltd | 車両用変速機 |
JPH0571596A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Honda Motor Co Ltd | 車両用変速機 |
-
1986
- 1986-08-04 JP JP18302186A patent/JPS6339450A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5176040A (en) * | 1990-01-31 | 1993-01-05 | Suzuki Motor Corporation | Transmission for 4-wheel driving |
US5044215A (en) * | 1990-02-28 | 1991-09-03 | Suzuki Motor Corporation | Transmission with an ultra low speed range |
JPH04117259U (ja) * | 1991-03-30 | 1992-10-20 | スズキ株式会社 | 変速機のシフトレバー |
JPH0571595A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Honda Motor Co Ltd | 車両用変速機 |
JPH0571596A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Honda Motor Co Ltd | 車両用変速機 |
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