(57)【要約】  遊星型配置を備えるシステム。いくつかの実施形態では、遊星型配置は、一次入力要素、入力駆動軸に固定された二次入力要素、一次入力要素と二次入力要素の間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合された担体、および担体に付随する遊星部材を有することができる。本発明のシステムのいくつかの実施形態は、遊星型配置が配置される筺体および／または筺体内に含まれる流体を備える。【選択図】図２Ｂ
2013504724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次入力要素、入力駆動軸に固定された二次入力要素、前記一次入力要素と前記二次入力要素との間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合された担体、および前記担体に付随する遊星部材を有する遊星型配置と、
前記遊星型配置が中に配置された筺体と、
前記筺体内部に含まれた流体とを備え、
前記遊星型配置は、作動中のある時点で駆動が前記一次入力要素から前記遊星部材まで前記流体のいくらかを通って伝達され得るように構成された、システム。
【請求項２】
前記入力要素はバリエータの出力ディスクと一体である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記遊星部材はボールを備えた、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記遊星部材は５つのボールを備えた、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
前記遊星部材はボールを備え、前記遊星型配置は、前記担体と前記遊星部材との間の接触を防止するために前記担体に連結された裏打をさらに備えた、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項６】
各裏打は遊星部材を完全に取り囲む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
各裏打は遊星部材を完全には取り囲まない、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記遊星型配置に連結された連続可変式変速機をさらに備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記連続可変式変速機はバリエータを備えた、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記一次入力要素は、凹面を有する太陽部材を備え、前記凹面を通して駆動が太陽部材から前記遊星部材に伝達される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記二次入力要素は、凹面を有する環状部材を備え、前記凹面を通して駆動が環状部材から前記遊星部材に伝達される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
太陽部材と、
入力駆動軸に固定された環状部材と、
前記太陽部材と前記環状部材との間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合され、軸の周りに回転可能である担体と、
前記担体に付随する遊星部材とを有する遊星型配置であって、
前記環状部材は環状軌道を有し、前記環状軌道を通して前記環状部材から前記遊星部材に駆動が伝達され、前記太陽部材は太陽軌道を有し、前記太陽軌道を通して前記太陽部材から前記遊星部材に駆動が伝達され、前記軸と前記環状軌道との間の距離は前記軸と前記太陽軌道との間の距離よりも大きい遊星型配置を備えた、システム。
【請求項１３】
前記太陽部材はバリエータの出力ディスクと一体になっている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記遊星部材はボールを備えた、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記遊星部材は５つのボールを備えた、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記遊星部材はボールを備え、前記遊星型配置は、前記担体と前記遊星部材との間の接触を防止するために前記担体に連結された裏打をさらに備えた、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１７】
各裏打は遊星部材を完全に取り囲む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
各裏打は遊星部材を完全には取り囲まない、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記遊星型配置に連結された連続可変式変速機をさらに備えた、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記連続可変式変速機はバリエータを備えた、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
一次入力要素と、
入力駆動軸に固定された二次入力要素と、
前記一次入力要素と前記二次入力要素との間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合された担体であって、中心および中心の周りに円周に位置合わせされ、角度を置いて離隔された開口を含む担体と、
前記担体内の各開口に固定して配置された裏打と、
各裏打内に配置された球形遊星部材とを有する遊星型配置を備えた、システム。
【請求項２２】
前記一次入力要素はバリエータの出力ディスクと一体になっている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記球形遊星部材は５つの球形遊星部材を備えた、請求項２１または２２に記載のシステム。
【請求項２４】
各裏打は遊星部材を完全に取り囲む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
各裏打は遊星部材を完全には取り囲まない、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記遊星型配置に連結された連続可変式変速機をさらに備えた、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記連続可変式変速機はバリエータを備えた、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
太陽部材と、
入力駆動軸に固定された環状部材であって、環状軌道直径を有する環状軌道を含む、環状部材と、
前記太陽部材と前記環状部材の間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合された担体であって、中心および中心の周りに円周に位置合わせされ、角度を置いて離隔された開口を含む担体と、
各開口に配置された球形遊星部材であって、球形遊星部材の１つが球形遊星部材直径を有し、球形遊星部材の直径対環状軌道の直径の比率が０．８４乃至０．８６である球形遊星部材とを有する遊星型配置を備えたシステム。
【請求項２９】
前記太陽部材はバリエータの出力ディスクと一体になっている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記球形遊星部材は５つの球形遊星部材を備えた、請求項２８または２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記遊星型配置は、前記担体と前記遊星部材との間の接触を防止するために前記担体に連結されている裏打をさらに備えた、請求項２８または２９に記載のシステム。
【請求項３２】
各裏打は、前記開口の個別の１つに固定して配置され、完全に遊星部材を取り囲む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
各裏打は、前記開口の個別の１つに固定して配置され、完全には遊星部材を取り囲まない、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記遊星型配置に連結された連続可変式変速機をさらに備えた、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
前記連続可変式変速機はバリエータを備えた、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
一次入力要素と、
入力駆動軸に固定された二次入力要素と、
前記一次入力要素と前記二次入力要素との間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合された担体と、
前記担体に付随する球形遊星部材と、
前記球形遊星部材を前記担体から分離するために前記担体に連結された裏打であって、各裏打の硬度は、裏打が前記担体から分離する球形遊星部材の硬度よりも小さい裏打とを有する遊星型配置を備えた、システム。
【請求項３７】
前記一次入力要素はバリエータの出力ディスクと一体になっている、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記球形遊星部材が５つの球形遊星部材を備えた、請求項３６または３７に記載のシステム。
【請求項３９】
各裏打は球形遊星部材を完全に取り囲む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
各裏打は球形遊星部材を完全には取り囲まない、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４１】
前記遊星型配置に連結された連続可変式変速機をさらに備えた、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４２】
前記連続可変式変速機はバリエータを備えた、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
一次入力要素と、
入力駆動軸に固定された二次入力要素と、
前記一次入力要素と前記二次入力要素との間に軸方向に配置された少なくとも一部を含み、出力部材に結合された担体と、
前記担体に付随し、負荷が前記一次入力要素から前記担体に伝達されたときに、所与の遊星部材によって伝達される前記負荷が前記所与の遊星部材をずらす傾向にあるモーメントに関連しないように構成された遊星部材とを有する遊星型配置を備えるシステム。
【請求項４４】
前記一次入力要素はバリエータの出力ディスクと一体になっている、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記遊星部材は５つの球形遊星部材を備えた、請求項４３または４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記遊星型配置は、前記担体から前記遊星部材を分離するために前記担体に連結された裏打をさらに備えた、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４７】
各裏打は遊星部材を完全に取り囲む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
各裏打は遊星部材を完全には取り囲まない、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
前記遊星型配置に連結された連続可変式変速機をさらに備えた、請求項４３に記載のシステム。
【請求項５０】
前記連続可変式変速機はバリエータを備えた、請求項４９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、参照により本明細書にその全体の内容が組み込まれている、２００９年９月１０日に出願した米国仮出願第６１／２４１，３４３号の優先権を主張するものである。
【０００２】
[0002]本発明は、全体的に遊星型配置、遊星型配置の特定の構成要素ならびにそのような配置を含むシステムおよび方法に関し、軸方向に配向された遊星型配置を含む無段変速機およびそのような変速機を含む車両（芝刈り用トラクタなど）を含むがそれらに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００３】
[0003]遊星型配置を含む変速機システムの例には、米国特許第３，４９４，２２４号、第５，０７４，８３０号および英国特許出願第ＧＢ２４５２７１０Ａ号に開示された例が含まれる。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]以下の図面は例として示され、限定するものではない。簡潔で分かりやすくするために、所与の構造のすべての特性が、その構造が表示されるすべての図面で必ずしも符号が付けられているとは限らない。同じ参照符号が必ずしも同じ構造を示すものではない。むしろ、同じ参照符号が類似の特性または類似の機能の特性を示すために使用されることがあり、同じ参照符号ではないこともある。図面は原寸に比例して描かれており（特に注記しない限り）、図示された要素の寸法は、少なくとも図面に描かれた一組の実施形態に対しては、相互に関して正確であると意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】[0005]本発明の遊星型配置の１つの実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】[0005]本発明の遊星型配置の１つの実施形態の斜視図である。
【図２Ａ】[0006]図１Ａに図示された実施形態の端面図である。
【図２Ｂ】[0007]図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿って取られた横断面図である。
【図２Ｃ】[0008]図２Ｂに図示された図面の一部の拡大図である。
【図３Ａ】[0009]図１Ａに図示された実施形態の担体および裏打を示す組立斜視図である。
【図３Ｂ】[00010]図１Ａに図示された実施形態の担体および裏打を示す分解斜視図である。
【図４Ａ】[00011]図１Ａに図示された実施形態の分解斜視図である。
【図４Ｂ】[00011]図１Ａに図示された実施形態の分解斜視図である。
【図５】[00012]システムの一部として図１Ａに図示された実施形態の横断面図である。
【図６】[00013]図５の横断面図に図示されたシステムの分解斜視図である。
【図７−１】[00014]図６に図示された実施形態に一致するシステムの作動特性に関連する算出されたデータの表である。
【図７−２】[00014]図６に図示された実施形態に一致するシステムの作動特性に関連する算出されたデータの表である。
【図８】[00015]本発明の遊星型配置の別の実施形態の横断面図である。
【図９Ａ】[00016]図１Ａに図示された実施形態と共に使用されることができる担体および裏打の別の実施形態の組立斜視図である。
【図９Ｂ】[00017]図１Ａに図示された実施形態と共に使用されることができる担体および裏打の別の実施形態の分解斜視図である。
【図１０】[00018]図６に図示されたシステムの実用的な実施形態の技術図面である。
【図１１】[00018]図６に図示されたシステムの実用的な実施形態の技術図面である。
【図１２】[00018]図６に図示されたシステムの実用的な実施形態の技術図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[00019]「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、結合された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）として定義されるが、必ずしも直接的結合ではなく、必ずしも機械的結合でもない。「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は、本開示が明確にそうではないと要求しない限り、１つまたは複数と定義される。「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」および「約（ａｂｏｕｔ）」は概して（ｌａｒｇｅｌｙ）と定義され、当業者によって理解されるように指定された（および指定されたもの全体を含む）もの全体を定義するものではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」（ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などのｃｏｍｐｒｉｓｅの任意の語形）、「有する（ｈａｖｅ）」（ならびに「ｈａｓ」および「ｈａｖｉｎｇ」などのｈａｖｅの任意の語形）、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」（ならびに「ｃｏｎｔａｉｎｓ」および「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」などのｃｏｎｔａｉｎの任意の語形）および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（ならびに「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」などのｉｎｃｌｕｄｅの任意の語形）という用語は、開放式連結動詞である。その結果、１つまたは複数の要素を「備える」、「有する」、「含有する」または「含む」システムまたは方法がこれらの１つまたは複数の要素を有するが、これらの１つまたは複数の要素またはステップのみを有すると限定されるのではない。同様に、１つまたは複数の特性を「備える」、「有する」、「含有する」または「含む」システムまたは方法の要素がこれらの１つまたは複数の特性を有するが、これらの１つまたは複数の特性のみを有すると限定されるわけではない。加えて、特定の方法で構成された構造（例えば装置）は、少なくともその方法で構成されねばならないが、特定されない１つのまたは複数の方法で構成されてもよい。メートル法は、換算を適用し、最近値のミリメータに丸めることにより提供される英単位から得ることができる。
【０００７】
[00020]本発明の遊星型配置は、様々な形態（遊星部材（または遊星要素）は例えばボールまたはローラであってよい）を取ることができ、限定されるわけではないが、配置に入力の１つを提供する連続可変式変速機（ＣＶＴ）を含む無段変速機（ＩＶＴ）の一部として含まれる様々な用途、およびそうではなく、従来型遊星歯車対または歯車列が使用され得る（その例は以下に考察されるであろう）任意の用途に使用されることができる。当業者なら理解するであろうが、本発明の遊星型配置の実施形態はギアードニュートラル状態を有するＩＶＴを提供するＣＶＴと併せて使用可能である。「ギアードニュートラル」（例えばギアードニュートラル比率で）では、遊星型配置への２つの入力が互いに打ち消し合い、配置の出力が静止したままである。そのような状態で、エンジン（または他の駆動機）は車両が静止している間、依然として作動状態であり、変速機によって駆動輪に連結されており、したがってクラッチがエンジンを駆動輪から切り離す必要性が減少する。
【０００８】
[00021]いくつかの実施形態では、本発明の遊星型配置は、通常の作動中のある時に（短時間ではあるが）摩擦よりもむしろけん引によって構成要素間に駆動を伝達するが、これは駆動伝達に関わる構成要素が互いに実際には接触しない（好ましくは）ことを意味する。その代わりに、トラクション流体（トラクション駆動流体と特徴付けることもできる）の薄膜が、構成要素を分離し、駆動伝達を十分可能にする特性を有する。例えば、トラクション流体に使用される長い鎖分子は、流体が圧縮されると互いにインターロックし、圧力下で非常に粘着性の（粘り気のある）高いものになる。本発明の配置およびシステムと共に使用され得る適切なトラクション流体の例は、ＩＮＶＡＲＩＴＯＲＣ  １０５トラクション流体（Ｖａｌｖｏｌｉｎｅ（Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ，ＫＹ）、Ａｓｈｌａｎｄ  Ｉｎｃ．（Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ，ＫＹ）の部所から入手可能）であるが、ＳｈｅｌｌまたはＩｄｅｍｉｔｓｕからのトラクション流体も使用可能であり、市販されていない、または「トラクション」流体として販売されていないが、類似の特性を持つ流体であってもよい。配置の構成要素間の接触点で圧力が働くと、オイルがすべる傾向に抵抗し、駆動を効果的に伝達する。これらのけん引の実施形態では、駆動は通常の作動中のある時点（短時間ではあるが）でけん引によって（薄い弾性流体力学流体膜をせん断することにより）構成要素間に伝達されるが、金属対金属の摩擦によるのではない。このような実施形態の配置はけん引遊星型配置として詳細に説明されることができる。さらに具体的には、そのような実施形態の配置は、けん引軸方向に配向された遊星型配置として説明され得る。いくつかの実施形態では、軸方向に配向された遊星型配置とは、環状部材および太陽歯車が、配置がその周りに回転する軸の方向に沿って互いから離隔されている配置であり、環状部材のどの部分も軸方向に太陽部材の任意の部分に重ならないようになっている（そのような配置の例は図２Ｂおよび図８に示される）。いくつかの実施形態では、もし配置の要素全体に伝達される１つまたは複数の負荷が軸方向の成分を有するならば（要素全体に伝達される１つまたは複数の負荷が理想的な作動状態下で軸方向の成分を持たない、放射状に配向された遊星部材駆動列と対称的に）、遊星型配置は軸方向に配向される。
【０００９】
[00022]より大きなシステム（ＩＶＴなど）の一部として使用され得る本発明の遊星型配置の一実施形態が図１Ａ乃至図４Ｂに示される。遊星型配置１００（軸方向に配向された遊星型配置またはけん引軸方向に配向された遊星型配置として特徴付けることもできる）には、太陽部材１０、環状部材２０、および太陽部材と環状部材との間に軸方向に配置されている少なくとも一部を含む担体３０が含まれ、（図２Ｂに示すように、担体の少なくとも一部分が太陽部材または環状部材のいずれかの任意の部分に軸方向に重なることがないという意味である）図示された実施形態ではこの部分は実質的に担体３０のすべてを備える。配置１００は、軸１５０の周りに回転し、軸１５０は入力駆動軸１２５および出力駆動軸１７５の中央になる。したがって太陽部材１０（図示された実施形態ではディスクまたはプレートである）、環状部材２０（図示された実施形態ではディスクまたはプレートである）および担体３０（図示された実施形態ではディスクまたはプレートであり、担体プレートとも言及される）もまた軸１５０の周りを回転する。配置１００はまた、担体３０に付随する遊星部材４０も含む。
【００１０】
[00023]この実施形態では担体３０は、担体３０の中心の周り（または軸１５０の周り）に円周上に整列し、互いに角度離隔された開口３５を有する。この実施形態では、角度の間隔は実質的に互いに等しいが、他の実施形態ではその必要はない。この実施形態では、配置１００もまた担体３０に連結された裏打５０を含む。より具体的には、裏打５０は各開口３５内に固定して配置されている（裏打が開口内部で回転しないということを意味する）。この実施形態では、遊星部材４０は、担体３０の開口３５内に配置され、より具体的には裏打５０内に配置されているボール（球形遊星部材、球体、駆動ボールまたは駆動球体と言及されることもある）を備える。この点で、各遊星部材４０は、裏打５０によって完全に包囲され、裏打５０（この実施形態では、環状裏打である）内で回転可能であることを特徴とすることができる。しかし、概して裏打５０は、開口３５内に配置され、遊星部材を担体から（より具体的には、問題の担体開口を画定する担体材料から）分離する裏打（または担体開口裏打）の一例である。裏打５０は、少なくとも配置の作動中に、遊星部材と、遊星部材が配置される開口を画定する担体材料との間の任意の接触を防止するように構成された裏打の例でもある。この実施形態では、５つの開口、５つの環状裏打および５つの球形遊星部材が存在するが、他の実施形態では、それぞれ１つ以上（例えば２つ、３つ、４つ、６つ、７つ、またはそれ以上）の任意の数の遊星部材が存在することもできる。
【００１１】
[00024]加えて、裏打５０は連続する環状環であるが、連続する環状環ではないが（図９Ａおよび図９Ｂ参照）、少なくとも配置の作動中に、球形の遊星と遊星部材が配置される開口を画定する担体材料との間の接触をやはり減少させる働きをする本発明の裏打の他の実施形態が使用されてもよい。
【００１２】
[00025]遊星部材４０は、それらがボールであるので、任意の形態の軸または軸受上に支持される必要がないが、一方従来の遊星歯車または放射状けん引用に構成された遊星は支持される必要がある。さらに、遊星部材４０は、それらが球形であるので、それらの中心を通って負荷を伝達する遊星部材の例であり、所与の遊星部材をずらす傾向にあるモーメントが存在しない。
【００１３】
[00026]図示された実施形態では、担体３０は出力部材６０に結合されており（具体的には固定式に結合されている）、その結果、出力部材６０（図示された実施形態ではハブであり、そのハブは、ハブのねじ切りされた開口６７を貫通し、担体３０の対応するねじ切りされた開口３７を貫通して配置された軸方向に配向されたねじ６２を使用して担体にボルトで止められている）の回転速度は、担体３０の回転速度と同じである。
【００１４】
[00027]配置１００の通常の作動中に、遊星部材は担体（より具体的には、担体内の開口、さらに具体的には開口内の環状裏打）によって円周上に制限され、太陽部材および環状部材によって軸方向に円周上に制限される。
【００１５】
[00028]図示された実施形態では、配置１００は力発生器７０も含み、その力発生器７０は環状部材２０に接触し、環状部材２０に対して軸方向の力（締め付け力または端壁荷重として特徴付けることもできる）を加えるように構成される。「軸方向」として説明される力および方向は、遊星型配置の回転軸に平行な方向である（必ずしも整列しているとは限らないが）。この実施形態では、力発生器７０は、円錐形皿ばねなどの円盤ばねを備え、技術図面に精通した当業者なら理解するであろうが、皿ばねは環状部材の後部に干渉する形で図示されている。別の実施形態では、力発生器は任意の適切な装置（可変油圧締め付け装置または異なる機械的締め付け装置など）を備えることがあり、適切な端壁荷重または締め付け力を環状部材２０に伝達するために任意の適切な位置に配置されることができる。
【００１６】
[00029]図示された実施形態では、太陽部材１０は、配置の通常の作動中に太陽部材と遊星部材との間に駆動を伝達する太陽軌道１２を含み、環状部材２０は、配置の通常の作動中に環状部材と遊星部材との間に駆動を伝達する環状軌道２２を含む。太陽部材１０および環状部材２０は入力要素として言及され得るものの例である。いくつかの実施形態では、太陽軌道１２の中心と軸１５０との間の距離Ｒ１は、環状軌道２２の中心と軸１５０との間の距離Ｒ２よりも小さい。別の実施形態では、２つの距離は実質的に同じであり（および同じであることができ）、そのような実施形態では、太陽部材および環状部材は入力要素と言及される。これらの軌道の中心は、それらを通って延在する線が軸１５０に４５°の角度で交差するように配置されることができるが、他の数値のＲ１およびＲ２が使用されてもよい（したがって異なる角度が達成され得る）。軸１５０の周りを回転することに加えて、各遊星部材４０もまた、２つの軌道の中心に交差する線に垂直であるそれ自体の軸４１の周りを回転する（図２Ｃ参照）。図２Ｃに示された距離Ｒ３は、軸１２５から遊星部材４０の中心までの距離である（したがって軸１２５の周りの遊星部材の中心の回転半径である）。
【００１７】
[00030]当業者なら理解するであろうが、担体３０の回転速度（遊星型配置の被駆動要素（または被駆動要素３０）として特徴付けられることがある）は、環状部材２０および太陽部材１０（入力要素２０および１０と言及されることもある）の入力回転速度によって決定され、それらの入力回転速度は遊星部材４０に伝達される。具体的には、要素の回毎分（ＲＰＭ）の回転速度ωは、以下の数式によって定義される：ωＲ１（入力要素１０）＝２ωＲ３（被駆動要素３０）−ωＲ２（入力要素２０）
【００１８】
[00031]図示された実施形態では、配置１００は０．８０よりも大きくまたは等しく、０．９０よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８１よりも大きくまたは等しく、０．８９よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８２よりも大きくまたは等しく、０．８８よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８３よりも大きくまたは等しく、０．８７よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８４よりも大きくまたは等しく、０．８６よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８５の相似比を有するように構成される。この開示では、参照された相似比は太陽軌道および環状軌道の一方または両方の直径の比率に対する所与の球形遊星部材４０（および各球形遊星部材が同じ直径を有することが好ましい）の直径の比率である。本発明者が、図示された実施形態が毎分３０００回転のエンジン速度で負荷ゼロの状態で使用されると、０．９５の相似比は安定した作動状態をもたらさなかったと発見したことは驚くべきであり、予期外である。同じ状態で０．８０の相似比は連続使用で２４０時間以上耐えられず、さらに相似比が減少するにつれて耐久性はさらに減少した。
【００１９】
[00032]いくつかの実施形態で配置１００の一部となり得る、または他の実施形態では配置１００が共に使用され得る追加の詳細が複数の図面（例えば図１Ａ乃至図２Ｂおよび図４Ａ乃至図４Ｂ）に示されている。例えば図２Ｂは、太陽部材１０が入力駆動軸１２５の大体周りに配置された中央開口１３を有することを示す。より具体的には針軸受１５が中央開口１３に配置され、入力駆動軸１２５の周りに配置され、したがって太陽部材１０は入力駆動軸１２５の周りに自由に回転することができる。同様に担体３０は、入力駆動軸１２５の大体周りに配置される中央開口３３を有する。具体的には、針軸受３６が開口３３に配置され、入力駆動軸１２５の周りに配置され、したがって担体３０は入力駆動軸１２５の周りに自由に回転することができる。環状部材２０は入力駆動軸１２５に（例えば固定して取り付けられて）結合されている。具体的には、環状部材２０は、ハブ２５が２つの間の相対的回転を防止するように固定して配置される（図示された実施形態では、分解図４Ａおよび図４Ｂに示すように２つは歯車歯を備え付けて、環状部材２０がハブ２５にスプライン結合されることができるが、その２つの相対的回転を防止する任意の他の適切な結合手段が使用されてもよい）中央開口２３を有する。ハブ２５はキー部材１２７および環１２８によって入力駆動軸１２５に結合されるが、任意の他の適切な結合手段が使用されてもよい。環状部材２０を入力駆動軸１２５に固定して結合した結果、環状部材２０は入力駆動軸１２５と同じ速度で回転する。ハブ２５は、環状部材２０が担体３０から離れる軸方向の動きを制限するように構成された保持肩部２６、および図示された型の力発生器７０を備える皿ばねの一部分に接触するように構成された締め付け肩部２７を含む。ボール軸受８０は出力部材６０とハブ２５との間に配置され、出力部材６０が入力駆動軸１２５および軸１５０の周りに滑らかに相対的に回転することを可能にする。出力部材６０はまた出力駆動軸１７５にも結合されている。図示された実施形態では、これは出力駆動軸１７５と出力部材６０の中央開口６４との間のスプライン結合によって達成される。加えて、出力部材６０は、中央開口６２に隣接し、境界を有する内側肩部６３を含み、座金６６がその内側肩部６３に対して配置され、出力駆動軸１７５は外側に突出した肩部１７２を含み、六角キャップねじ６８は座金を貫通して、出力駆動軸１７５内のねじ凹所１７７の中にあり、出力駆動軸１７５を軸方向に出力部材６０の方へ引っ張り、肩部１７２を出力部材６０の外側端部６８に当接させ、座金６６を出力部材６０の内側肩部６３に当接させる。当業者なら認識するであろうが、出力部材６０を出力駆動軸１７５に固定するために他の適切な技術が使用されてもよい。
【００２０】
[00033]図５は遊星型配置１００が一部分であるシステムを示す。具体的には、図５はＩＶＴ  １０００（システムの例である）の一部の横断面を示し、ＩＶＴ  １０００は遊星型配置１００に連結された従来のバリエータ５００を備える。図示された実施形態では、フルトロイダル型（ドーナツ型）レース（軌道輪）、ローリングトラクション型バリエータであるバリエータ５００の詳細は当業者によく理解されるので、本明細書では繰り返す必要はないが、バリエータ５００は、キー部材を使用して入力駆動軸１２５に結合されている入力ディスク５１０、太陽部材１０が共に一体に形成され（具体的には、太陽部材１０は出力ディスク５２０の後部を備える）、入力駆動軸１２５の周りを自由に回転する出力ディスク５２０、その動作がローラ５４０の配置を制御するレバー組立体５３０、および遊星型配置１００を取り囲み、トラクション流体（図示せず）が配置される液密の空所５６０を提供する筺体５５０を含むことが指摘される。図５はまた、遊星型配置１００の出力駆動軸１７５が平歯車２１０に結合され得ることを示す。図６はＩＶＴ  １０００の分解図であり、その詳細は当業者によく理解されるので、本明細書では繰り返す必要はないが、この図が、遊星型配置１００の出力が車両の駆動輪に結合される一方法を示し、平歯車２１０が平歯車２１６に結合され、平歯車２１６が差動機構２１７に結合され、差動機構２１７が駆動軸２１８に結合され、駆動軸２１８が駆動輪（図示せず）に結合可能であることが指摘される。太陽部材１０は、図示された実施形態では出力ディスク５２０と一体であり、したがって２つの回転速度は同じであるが、他の実施形態では、太陽部材１０は一体ではなく、出力ディスク５２０に連結されることができる（太陽部材１０の回転速度はやはり出力ディスク５２０の回転速度と同じである）。
【００２１】
[00034]バリエータ５００の代わりに、以下の任意の連続可変式変速機（ＣＶＴ）が使用されて、それに付随することがある任意の軸方向の負荷を考慮して、入力の１つ（太陽部材１０に結合される、または一体の関係である）を提供することができ、以下の連続可変式変速機（ＣＶＴ）とは、ベルト式ＣＶＴ、ハーフトロイダル型ＣＶＴ、電動機型ＣＶＴ、静油圧式ＣＶＴ、油圧機械式ＣＶＴ、ローラボール型ＣＶＴ（例えば「Ｍｉｌｎｅｒ  ＣＶＴ」）、および連続可変式遊星型変速機（例えばＦａｌｌｂｒｏｏｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．によるもの、およびＮｕＶｉｎｃｉ（登録商標）の下で現在開発されたものなど）である。
【００２２】
[00035]図７−１および図７−２は、図５に示すシステム内の遊星型配置１００の実施形態で使用するために算出された数値を含む一覧表を示す。算出された数値は以下の仮定に基づく。一方の入力に対する遊星部材４０と太陽部材１０との間の摩擦係数、および他方の入力に対する遊星部材４０と環状部材２０との間の摩擦係数は０．０４５であり、その摩擦係数はトラクション流体の使用の結果によるものであり、Ｒ１＝２４．４４０８２１４８ｍｍ（０．９６２２３７インチ）、およびＲ２＝４０．１５６２６９６９ｍｍ（１．５８０９５５インチ）（図２Ｃ参照）、各遊星部材４０（ボール）の直径は２２．２２５ｍｍ（０．８７５インチ）、各遊星部材４０の中心と軸（回転）１５０との間の距離は３２．２９８５４５５９ｍｍ（１．２７１５９６インチ）、遊星部材の数＝５、力発生器（この実施形態では皿ばね）によって環状部材に伝達される端壁力＝５０００ニュートン（Ｎ）、出力駆動軸（１７５）と駆動輪の車軸との間の比率＝１３．３５、エンジン速度３４５０回毎分（ＲＰＭ）、バリエータ比率幅＝５、最小バリエータ比率＝−０．４４７２１３５９５、最大バリエータ比率＝−２．２３６０６７９７７、駆動輪の仮定出力トルク３３８．９５４４７ニュートンメートル（２５０フートポンド（ｆｔ  ｌｂｆ））、同じトルクを達成するために必要とされる変速機の出力トルクは２５．３８９８４７ニュートンメートル（１８．７２６５９１７６フートポンド（ｆｔ  ｌｂｆ））と決定された。
【００２３】
[00036]図１Ａ乃至図６に示された遊星型配置１００の型は、異なる直径（または異なる半径）の遊星軌道を含む。具体的には、環状軌道は太陽軌道よりも大きい直径を有する。しかし、図８に示すような本発明の遊星型配置の他の実施形態では、遊星型配置は同じ半径／直径の軌道を有することができる。遊星型配置３００（トラクション遊星型配置またはトラクション軸方向に配向された遊星型配置としても特徴づけることができる）は、そのような配置の例であり、太陽部材３１０（図示された実施形態ではディスクまたはプレートである）、環状部材３２０（図示された実施形態ではディスクまたはプレートである）、担体３３０（図示された実施形態ではディスクまたはプレートである）および担体３３０に付随する遊星部材３４０（図示された実施形態ではボールである）を含む。
【００２４】
[00037]配置３００の図示された実施形態では、担体３３０は、担体３３０の中心の周りに（または軸３５０の周りに）円周上に位置合わせされ、実質的に等しい角度の間隔を置いて互いに離隔された開口３３５を有する。配置３００は各開口３３５に固定して配置される裏打（例えば環状または環状ではない裏打）と共には図示されていないが、その省略は見やすくするためだけのものであり、遊星部材の寸法対裏打寸法、対開口３３５寸法の比率は、図２Ｂに示す同じ構成要素の比率と同じであることができる。この実施形態では、遊星部材３４０は担体３３０の開口３３５に配置されているボール（球形遊星部材、球、駆動ボールまたは駆動球として言及されることもある）を備える。この実施形態では３つの開口３３５および３つの球形遊星部材３４０が存在するが、他の実施形態ではより少ない（２つ）またはより多い（例えば４つ以上）それぞれが存在することもできる。
【００２５】
[00038]図示された実施形態では、配置３００もまた力発生器３７０を含み、その力発生器３７０は環状部材３２０に接触し、環状部材３２０に対して軸方向の力（締め付け力または端壁荷重としても特徴付けることができる）を加えるように構成される。この実施形態では、力発生器３７０は、円錐形皿ばねなどの円盤ばねを備え、技術図面に精通した当業者なら理解するであろうが、皿ばねは環状部材の後部に干渉する形で図示されている。別の実施形態では、力発生器は任意の適切な装置（可変油圧締め付け装置または異なる機械的締め付け装置など）を備えることがあり、適切な端壁荷重を環状部材３２０に伝達するために任意の適切な位置に配置されることができる。
【００２６】
[00039]担体３３０は放射状に配向されたねじ３６２で出力部材３６０（ハブとして図示される）に固定して結合され、出力部材３６０は出力駆動軸３７５に結合され、出力駆動軸３７５は軸３５０を介して入力駆動軸３２５と軸方向に整列し、軸３５０の周りに配置３００が回転する。太陽部材３１０は太陽軌道３１２を含み、環状部材３２０は環状軌道３２２を含み、通常の工学的耐性を説明するためにこれらの軌道の半径／直径は、同じまたは実質的に同じである。配置３００は、０．８０よりも大きくまたは等しく、０．９０よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８１よりも大きくまたは等しく、０．８９よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８２よりも大きくまたは等しく、０．８８よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８３よりも大きくまたは等しく、０．８７よりも小さくまたは等しい相似比、具体的には０．８４よりも大きくまたは等しく、０．８６よりも小さくまたは等しく、具体的には０．８５の相似比を有するように構成されることができる。本発明の開示では、参照された相似比は、所与の球形遊星部材３４０の直径の比率（各球形遊星部材が同じ直径を有することが好ましい）、対太陽軌道および環状軌道の一方または両方の直径の比率である。
【００２７】
[00040]担体３３０の回転速度が決定される方法は、遊星型配置１００用に上記に記載した方法と同じである。
【００２８】
[00041]図８は、いくつかの実施形態で配置３００の一部となり得る、または他の実施形態では配置３００が共に使用され得る追加の詳細を示す。具体的には、図８は、太陽部材３１０が入力駆動軸３２５の大体周りに配置された中央開口３１３を有することを示す。より具体的には、針軸受３１５が中央開口３１３に配置され、入力駆動軸３２５の周りに配置され、したがって太陽部材３１０は入力駆動軸３２５の周りに自由に回転することができる。同様に担体３３０は、入力駆動軸３２５の大体周りに配置される中央開口３３３を有する。具体的には、針軸受３３６が中央開口３３３に配置され、入力駆動軸３２５の周りに配置され、したがって担体３３０は入力駆動軸３２５の周りに自由に回転することができる。環状部材３２０は入力駆動軸３２５に（例えば固定して取り付けられて）結合されている。具体的には、環状部材３２０は、ハブ３２５が２つの間の相対的回転を防止するように固定して配置される（図示された実施形態では、２つは歯車歯を備え付けて、環状部材３２０がハブ３２５にスプライン結合されることができるが、その２つの相対的回転を防止する任意の他の適切な結合手段が使用されてもよい）中央開口３２３を有する。ハブ３２５はキー部材４２７および環４２８によって入力駆動軸３２５に結合されるが、任意の他の適切な結合手段が使用されてもよい。環状部材３２０を入力駆動軸３２５に固定して結合した結果、環状部材３２０は入力駆動軸３２５と同じ速度で回転する。ハブ３２５は、環状部材３２０が担体３３０から離れる軸方向の動きを制限するように構成された保持肩部３２６、および図示された型の力発生器３７０を備える皿ばねの一部分に接触するように構成された締め付け肩部３２７を含む。ボール軸受３８０は環状部材３２０の周りに配置され、出力部材３６０の内側部分に接触し、したがってハブが環状部材３２０の周りに滑らかに（独立して）回転することを可能にする。環状部材３２０は軸方向にボール軸受３８０を含む外側放射状肩部３２９を含む。出力部材３６０は、ボール軸受３８０もまた軸方向に制限する内側肩部３６３を備える。出力部材３６０は、キー部材３８７および環（図示せず）によって出力駆動軸３７５に固定して結合されているが、中央開口３６２上の歯、および出力駆動軸３７５上の歯を提供することなどにより、他の適切な結合機構が使用されてもよく、その結果その２つはスプライン結合され得る。当業者なら認識するであろうが、出力部材３６０を出力駆動軸３７５に固定するために他の適切な技術が使用されてもよい。
【００２９】
[00042]図８が示すように、太陽部材３１０はバリエータの出力ディスクと一体にされることができる。この開示の恩恵を有する当業者なら理解するであろうが、そのようなバリエータはＩＶＴ（図５および図６に示すシステム（ＩＶＴ  １０００）に関して類似する）の一部であってよい。上記に列挙したような他のＣＶＴが、フルトロイダル型バリエータの代わりにそのようなシステム（例えば遊星型配置３００と共に）内で使用されてもよい。
【００３０】
[00043]上記に開示された裏打は、本発明の配置およびシステム内で使用するための適切な裏打の一例である。裏打の使用は、ボールとボールが配置される担体内の開口との間の摩擦を軽減することにより遊星型配置の有益な寿命を増加させるように設計される。裏打のないいくつかの担体に比較すると、裏打は、裏打がない場合に担体とボールとの間に起こり得る損傷を防止するのに役立つことができる。一般に、本発明の裏打に使用される材料は、遊星部材に使用される材料よりも軟質であるべきである（例えばロックウェル硬さスケールで）。
【００３１】
[00044]開示された裏打のいくつかの実施形態に適切な材料の例には、デュポン社（ＤｕＰｏｎｔ）によって製造された、いくつかのＶＥＳＰＥＬ（商標）ポリマーなど、ポリイミド系ポリマー（プラスチックス）が含まれる。図１Ａ乃至図６に示された配置１００の実施形態は、車輪で４７４．５３６２６ニュートンメートル（３５０フートポンド（ｆｔ  ｌｂｆ））の下、３０００ｒｐｍでテストされ、裏打５０は５００時間のライフサイクルテストに合格したＶＥＳＰＥＬ  ＳＰ−１から作成され、同様に裏打５０はＶＥＳＰＥＬ  ＳＰ−２１から作成された。他の類似の材料が本発明の裏打に使用されてもよい。以下はテストされていないが、それらが適切であると証明可能である。それらの材料は、以下の商標；ＶＴＥＣ  ＰＩ（Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｂｌａｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，  Ｒｅａｄｉｎｇ，ＰＡから市販で入手可能）、およびＭＥＬＤＩＮ  ７００１（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓによって製造され、Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ，ＣＡから市販で入手可能）により販売されるものなどの一次ポリイミドを備えるポリイミド合成物、以下の商標；ＶＴＥＣ  ＢＧ２１およびＭＥＬＤＩＮ  ７０２１により販売されるものなどの重量１５％の黒鉛を備えるポリイミド合成物、以下の商標；ＶＥＳＰＥＬ  ＳＰ−２２、ＶＴＥＣ  ＢＧ２２およびＭＥＬＤＩＮ  ７０２２により販売されるものなどの重量４０％の黒鉛を備えるポリイミド合成物、以下の商標；ＶＥＳＰＥＬ  ＳＰ−２１１、ＶＴＥＣ  ＢＧ２１１およびＭＥＬＤＩＮ  ７２１１により販売されるものなどの重量１０％のポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）および重量１５％の黒鉛を備えるポリイミド合成物である。他の適切な材料が以下の商標により販売されるポリイミド合成物を含む。以下の商標は、ＴＯＲＬＯＮ  ４３０１（Ｓｏｌｖａｙ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．（Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，  ＧＡ）によって製造され、Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ，ＣＡから市販で入手可能である）およびＴＯＲＬＯＮ  ４４３５である。ＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫポリマーなどの特定のポリアリールエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）ポリマーもまた適切であることがある。特定のポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）ポリマー（例えばＰＥＲＭＡＧＬＩＤＥ  ＰＴＦＥ）もまた適切であることがある。
【００３２】
[00045]ポリマー（および具体的にはプラスチック）に加えて、ブロンズなどの特定の低摩擦金属または合金が使用され得る。他の潜在的に適切な材料には、ＣＴ−１０００−Ｋ４０  ＰＭブロンズなどのいくつかの粉体金属、またはＰＭ自己潤滑性軸受手引書で発表された標準に従う任意の材料が含まれる。適切な材料を選択するために使用され得る別の指針は、問題のシステムに要求される「ｐｖ」値に一致するものである。
【００３３】
[00046]加えて、裏打５０は連続環状環であるが、少なくとも配置の作動中に、球形遊星部材と、それらの遊星部材が配置される開口を画定する担体材料との間の接触を減少させる働きをする本発明の裏打の他の実施形態が使用されてもよい。例えば図９Ａおよび図９Ｂは、分割または区分された裏打の例（原寸に比例しない）を示し、その結果、その裏打は球形遊星部材を担体材料から分離する役目をするが、切れ目のない連続した方法で遊星部材を取り囲むのではない。担体３０ａは、配置１００のいくつかの実施形態で使用され得るが、裏打分割部分５０ｓを受けるように構成された裏打分割部分取り付け用切欠き部３５ｄ（この実施形態では、鳩尾形である）と共に構成されている開口３５ａを含み、裏打分割部分５０ｓの２つが遊星部材を完全に取り囲まないように構成された裏打の例を備える。そのような裏打分割部分は、圧入／摩擦嵌めによって適当な位置に保持される。図９Ａおよび図９Ｂが示すように、所与の開口３５ａの中心から任意の所与の裏打分割部分上の最接近点までの距離は、その開口の中心から開口を画定する材料の最接近点までの距離よりも小さい。図９Ａおよび図９Ｂに示された分割／区分された裏打の例は、遊星部材を担体から（より具体的には、問題の担体の開口を画定する担体材料から）分離するために、担体の開口に配置され得る１つの例である。担体３０ａ内の中央開口３３ａおよびねじ切り開口３７ａは、中央開口３３およびねじ切り開口３７がそれぞれ担体３０内で果たす機能と同じ機能を果たす。
【００３４】
[00047]一般的に、本発明のディスク形担体（例えば担体３０および担体３３０）は、当業者なら理解するであろうが、駆動輪で要求される出力トルクに耐えるために十分な硬度を持つべきである。ＶＥＳＰＥＬ  ＳＰ−１およびＳＰ−２１から作成された裏打５０と共に良好に機能すると決定された硬さの例は、６５ＨＲＣ（ロックウェルＣスケール：Ｒｏｃｋｗｅｌｌ  Ｃ  ｓｃａｌｅ）であるが、異なる硬さが使用されてもよい。
【００３５】
[00048]本発明の遊星型配置のいくつかの例では、ディスク形担体３０および３０ａを、遊星部材よりも軟らかいが、駆動輪で所望されるトルクを生成するために要求されるトルクに耐えるために十分な硬さを有する材料から作成することにより、複数の裏打５０および裏打５０ｓなしで済ますことも可能である。そのような担体は裏打のない担体として特徴付けることができる。そのような担体を備える配置は、担体開口と遊星部材との間に配置される材料がない担体として特徴付けることができる。
【００３６】
[00049]本発明のシステムおよび方法は、開示された具体的な形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、それらは特許請求の範囲内に収まるすべての修正形態、等価の形態および代替形態を含むものである。例えば担体３０に示された担体開口は実質的に等しい角度を置いて離隔されているが、他の配置に開口をグループ分けすることができる。例えば、６つの担体開口３５が３つの開口を有する２つのグループに離隔される使用が可能であり、この場合４５°の２つの角度を置いた間隔が各グループ３つの開口を分離し、各グループの最外開口が互いから９０°角度を置いて分離される。別の例では、配置１００と共に使用され得る上記に示す担体（担体３０および３０ａ）が、外側輪郭が略円形を有するが、他の担体形状が使用されてもよい。例えば、少なくとも部分的に特定のボールを取り囲むように設計された開口（または切欠き部）の所与の部分を超えて放射状に延在しない担体形状が使用されてもよく、そのような担体は３６０°よりも小さいが１８０°よりも大きい円から成る切欠き部を含むことができ、裏打はそれぞれそのような各切欠き部内でそのような担体に連結されることができ、ボールは少なくとも部分的に所与の切欠き部によって取り囲まれる（またはそうでなければ、境界を接する）ように配置されることができる。
【００３７】
[00050]特許請求の範囲は、限定がそれぞれ「方法のための（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」または「工程のための（ｓｔｅｐ  ｆｏｒ）」の語句を使用して所与の請求項で明確に列挙されないならば、そのような限定を超える方法または機能限定を超える工程を含むと解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
2013504724.tif 000003
【図１Ｂ】
2013504724.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
2013504724.tif 000020
【図１２】
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【国際調査報告】
2013504724.tif 000022
2013504724.tif 000023