(57)【要約】【課題】  減速機を構成する内歯とモータのモータ軸との同軸度を高めることができる回転駆動装置を提供する。【解決手段】  減速機４０を構成する第１内歯車４６は、内歯部７１と軸支持部７２とフランジ部７３とから構成されている一つの部材であり、第１ハウジング１５とは別部材である。内歯部７１は、第１遊星歯車４７と噛み合う内歯７４を形成している。軸支持部７２は、モータ軸３２を支持している第１１円筒面７６を有する。内歯７４は、第１１円筒面７６と同軸上に位置している。第１内歯車４６の内歯７４および軸支持部７２は、同一部材の一部分であり、互いの位置関係を精度良く形成することは比較的簡単である。したがって、第１内歯車４６を精度良く形成することによって、第１内歯車４６の内歯７４とモータ３０のモータ軸３２との同軸度を高めることができる。【選択図】図３
2015124876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ハウジング（１５）と、
前記第１ハウジング内に設けられているモータ（３０）と、
前記第１ハウジングに嵌合して固定されている第２ハウジング（２０）と、
前記モータのモータ軸（３２）と同軸上に位置し、前記第２ハウジングにより回転可能に支持されている出力軸（３５）と、
前記モータ軸に対し偏心し、前記モータ軸と一体に回転可能な偏心軸（４１）と、
前記モータ軸と同軸上に位置し、前記第１ハウジングに相対回転不能に嵌合している第１内歯車（４６）と、
前記第１内歯車に内接し、前記偏心軸により当該偏心軸まわりに回転可能に支持され、前記モータ軸が回転すると、前記第１内歯車との噛み合い位置を変えながら前記モータ軸まわりに公転しつつ、前記モータ軸の回転に対し減速して前記偏心軸まわりに回転する第１遊星歯車（４７）と、
前記第１遊星歯車の前記偏心軸まわりの回転を前記出力軸に伝達可能な回転伝達手段（４９、５５）と、
を備え、
前記第１内歯車は、前記第１ハウジングに嵌合し、前記第１遊星歯車と噛み合う内歯（７４）を形成している筒状の内歯部（７１）と、前記モータ軸を支持している筒状の軸支持部（７２）と、前記内歯部と前記軸支持部とを接続しているフランジ部（７３）とから構成されている一つの部材であり、前記第１ハウジングとは別部材であることを特徴とする回転駆動装置（１０）。
【請求項２】
前記回転伝達手段は、
前記偏心軸により当該偏心軸まわりに回転可能に支持され、前記第１遊星歯車と一体に形成されている第２遊星歯車（４９）と、
前記出力軸と同軸上に位置し、前記第２遊星歯車に外接し、前記出力軸と一体に回転可能であり、前記第２遊星歯車が前記第１遊星歯車と共に前記偏心軸まわりに回転しつつ前記モータ軸まわりに公転すると、前記第２遊星歯車の前記偏心軸まわりの回転に対し減速して前記モータ軸まわりに回転する第２内歯車（５５）と、
から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転駆動装置。
【請求項３】
前記第１内歯車、前記第１遊星歯車、前記第２内歯車および前記第２遊星歯車の歯形はトロコイド歯形であることを特徴とする請求項２に記載の回転駆動装置。
【請求項４】
前記第１内歯車と前記第１遊星歯車との歯数差は１であることを特徴とする請求項３に記載の回転駆動装置。
【請求項５】
前記第２遊星歯車は、前記第１遊星歯車と同一部材から構成され、フッ素樹脂またはフッ素樹脂含有材料から構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項６】
前記第１内歯車において、
前記内歯部は、前記軸支持部に対し軸方向へ外れて位置し、
前記フランジ部は、前記軸支持部に対し径方向外側に位置し、前記内歯部に接続されている筒部（７８）と、当該筒部のうち前記内歯部とは反対側の端部と前記軸支持部とを接続している底部（７９）とを有し、
前記フランジ部の前記筒部は、径方向へ貫通している第１通孔（８２）を有し、
前記フランジ部の前記底部は、軸方向へ貫通し前記モータのモータ端子（３１）が挿通している第２通孔（８３）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項７】
前記モータ軸の回転軸心（ＡＸ１）に対し直交する方向を直交方向とし、当該直交方向に対し平行な方向を平行方向とすると、
前記第１ハウジングは、前記直交方向または前記平行方向へ貫通し前記第１内歯車の前記第１通孔に連通している第３通孔（８４）を有し、
前記第３通孔および前記第１通孔を挿通し前記モータ端子に接続されているパワー端子（２６）を有し、前記第１ハウジングに固定されている第１コネクタ（２５）をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の回転駆動装置。
【請求項８】
前記第１通孔は、前記第１内歯車の前記フランジ部の前記底部側に向かって軸方向へ開口していることを特徴とする請求項６または７に記載の回転駆動装置。
【請求項９】
前記第１内歯車の前記第１通孔は、前記内歯の歯先よりも径方向内側に位置していることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項１０】
軸方向において前記回転伝達手段と一致し且つ径方向において前記回転軸心から外れた位置に設けられ、前記出力軸の回転角度を検出可能な回転角度検出手段（６０、９０）をさらに備えることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項１１】
前記回転角度検出手段は、
前記出力軸の軸方向に着磁されている第１磁石（６１）と、
前記出力軸の軸方向に着磁され且つ着磁方向が前記第１磁石とは反対であり、前記出力軸の回転方向において前記第１磁石に対し離間する位置に設けられている第２磁石（６２）と、
前記出力軸の回転方向へ延びるように弧状に形成され、前記第１磁石のＮ極と前記第２磁石のＳ極とをつないでいる第１ヨーク（６３）と、
前記出力軸の回転方向へ延びるように弧状に形成され、前記第２磁石のＮ極と前記第１磁石のＳ極とをつないでおり、前記第１磁石、前記第２磁石および前記第１ヨークと共に径方向へ開口する閉磁気回路を形成している第２ヨーク（６４）と、
前記閉磁気回路の内側に設けられている磁気検出手段（６７、９１）と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の回転駆動装置。
【請求項１２】
前記磁気検出手段は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出素子（６９、９２）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の回転駆動装置。
【請求項１３】
前記第１ハウジングは、前記閉磁気回路に対し径方向外側で前記直交方向へ貫通し、前記磁気検出手段を前記第１ハウジングの外側から内側へ挿入可能な第４通孔（８５）を有し、
前記磁気検出手段に接続されているシグナル端子（２７）を有し、前記第１ハウジングに固定されている第２コネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載の回転駆動装置。
【請求項１４】
前記第１コネクタおよび前記第２コネクタは同一部材であることを特徴とする請求項１３に記載の回転駆動装置。
【請求項１５】
前記モータは、前記第１内歯車の前記フランジ部に固定され、
前記第１内歯車の前記内歯部は、前記第１ハウジングに圧入されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項１６】
前記第１内歯車の前記内歯は、前記第１ハウジングへの圧入により縮径された状態において前記第１遊星歯車との噛み合いが理想のものとなるように設計されていることを特徴とする請求項１５に記載の回転駆動装置。
【請求項１７】
前記モータを前記第１内歯車の前記フランジ部側に付勢している付勢部材（８９）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項１８】
前記モータ軸および前記偏心軸は同一部材であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
【請求項１９】
ウェイストゲートバルブ装置（１００）の駆動源として用いられることを特徴とする請求項１２に記載の回転駆動装置。
【請求項２０】
前記ウェイストゲートバルブ装置のバルブ開度（θｖ）と流量（Ｑ）との関係を示す特性線のうち、低開度側の特性近似直線（ＱＬ１）と高開度側の特性近似直線（ＱＬ２）との交点を流量変曲点（Ｐｖｃ）とし、当該流量変曲点のバルブ開度を特定バルブ開度（θｖｃ）とすると、
前記磁気検出手段は、
前記最終減速部材の回転角度（θ）が、前記特定バルブ開度に対応する特定回転角度（θｃ）よりも小さい領域においては、回転角度が所定値変化したときの前記磁束密度検出素子の出力信号（Ｖ）の変化が比較的大きくなるように補正し、
前記最終減速部材の回転角度が前記特定回転角度よりも大きい領域においては、回転角度が前記所定値変化したときの前記磁束密度検出素子の出力信号の変化が比較的小さくなるように補正することを特徴とする請求項１９に記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハウジング内で同軸上に設けられたモータおよび減速機を備え、モータのモータ軸の回転を減速機により減速して出力する回転駆動装置が知られている。
例えば特許文献１に開示された回転駆動装置では、減速機は、遊星歯車装置から構成されている。遊星歯車装置の内歯車は、ハウジングと一体に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２７２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、モータのモータ軸は、遊星歯車装置の内歯車とは別部材により支持されている。そのため、内歯車とモータ軸との同軸度を高めるには限界があるという問題があった。
【０００５】
これに対し、特許文献１には記載されていないが、モータ軸の支持手段をハウジングの一部に形成することが考えられる。しかしながら、ハウジングという比較的大きな部材のうち内歯車および支持手段を部分的に精度良く形成するのは、工数およびコストが増大するという欠点がある。また、このようなハウジングにはモータを組み付けることが困難であるという欠点もある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、減速機を構成する内歯とモータのモータ軸との同軸度を高めることができる回転駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による回転駆動装置は、第１ハウジング、第２ハウジング、モータ、出力軸、偏心軸、第１内歯車、第１遊星歯車、および回転伝達手段を備えている。
モータは、第１ハウジング内に設けられている。第２ハウジングは、第１ハウジングに嵌合して固定されている。出力軸は、モータ軸と同軸上に位置し、第２ハウジングにより回転可能に支持されている。偏心軸は、モータのモータ軸に対し偏心し、モータ軸と一体に回転可能である。
【０００８】
第１内歯車は、モータ軸と同軸上に位置し、第１ハウジングに相対回転不能に嵌合している。第１遊星歯車は、第１内歯車に内接し、偏心軸により当該偏心軸まわりに回転可能に支持されている。また第１遊星歯車は、モータ軸が回転すると、第１内歯車との噛み合い位置を変えながらモータ軸まわりに公転しつつ、モータ軸の回転に対し減速して偏心軸まわりに回転する。回転伝達手段は、第１遊星歯車の偏心軸まわりの回転を出力軸に伝達可能である。偏心軸、第１内歯車、第１遊星歯車および回転伝達手段は、減速機を構成している。
【０００９】
特に本発明は、第１内歯車が内歯部と軸支持部とフランジ部とから構成されている一つの部材であること、および、第１内歯車が第１ハウジングとは別部材であることを特徴としている。内歯部は、筒状であり、第１ハウジングに嵌合し、第１遊星歯車と噛み合う内歯を形成している。軸支持部は、筒状であり、モータ軸を支持している。フランジ部は、内歯部と軸支持部とを接続している。
【００１０】
本発明によれば、モータのモータ軸は、第１内歯車により支持されている。第１内歯車の内歯および軸支持部は、同一部材の一部分であり、互いの位置関係を精度良く形成することは比較的簡単である。そのため、減速機を構成する第１内歯車の内歯とモータのモータ軸との同軸度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による回転駆動装置が用いられたウェイストゲートバルブ装置の概略構成を説明する図である。
【図２】図１のウェイストゲートバルブ装置を矢印ＩＩ方向に見た図である。
【図３】図１の回転駆動装置の縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３の回転駆動装置を矢印Ｖ方向に見た図である。
【図６】図３の減速機およびその周辺部分の拡大図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】図６のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図６の出力部材および回転角度検出手段を矢印Ｘ方向に見た図である。
【図１１】図３のホール素子の出力特性を示す図である。
【図１２】図３のホールＩＣの多点補正手段による補正後の出力特性を示す図である。
【図１３】図３のモータおよび第１内歯車のサブアッシー状態を示す断面図である。
【図１４】図１３のモータおよび第１内歯車を矢印ＸＩＶ方向に見た図である。
【図１５】図１３のモータおよび第１内歯車を矢印ＸＶ方向に見た図である。
【図１６】本発明の第２実施形態による回転駆動装置の断面図である。
【図１７】図１のウェイストゲートバルブ装置の流量特性を示す図である。
【図１８】図１６のホールＩＣの多点補正手段による補正後の出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態による回転駆動装置は、図１、図２に示すウェイストゲートバルブ装置に用いられている。ウェイストゲートバルブ装置１００は、ターボチャージャー１０１による過給エンジンにおいて、排気の一部を分流させることによりタービン１０２への流入量を調節する装置である。タービン１０２への流入量を調節することにより、ターボチャージャー１０１の回転数が制御され、安定した過給圧を得ることができる。
【００１３】
［ウェイストゲートバルブ装置］
先ず、ウェイストゲートバルブ装置１００の構成について図１、図２を参照して説明する。
ウェイストゲートバルブ装置１００は、タービンハウジング１０３内に設けられているウェイストゲートバルブ１０５と、コンプレッサーハウジング１０６の外壁に固定されている回転駆動装置１０と、回転駆動装置１０の出力軸３５とウェイストゲートバルブ１０５とを連結しているリンク機構１０７とを備える。タービンハウジング１０３は、排気の入口と出口とを仕切る隔壁１０４を形成しており、ウェイストゲートバルブ１０５は、隔壁１０４が有する図示しないバイパス孔を開閉可能である。
【００１４】
リンク機構１０７は、出力軸３５に接続された第１レバー１０８と、ウェイストゲートバルブ１０５の回転軸に接続された第２レバー１０９と、第１レバー１０８と第２レバー１０９とを連結しているロッド１１０とを有する。リンク機構１０７は、自由度が１である４節リンク機構であり、第１レバー１０８の揺動を第２レバー１０９の揺動に変換することによって、出力軸３５の回転を減速してウェイストゲートバルブ１０５の回転軸に伝達する。第１レバー１０８の長さと第２レバー１０９の長さとの比は、リンク機構１０７の減速比と回転駆動装置１０の減速機の減速比と合わせたトータル減速比が所定の値となるように、予め設定されている。
【００１５】
［回転駆動装置］
次に、回転駆動装置１０の構成について図３〜図１２を参照して説明する。
図３に示すように、回転駆動装置１０は、第１ハウジング１５、第２ハウジング２０、コネクタ２５、モータ３０、出力軸３５、減速機４０および回転角度検出手段６０を備えている。
【００１６】
（第１ハウジング）
図３、図４に示すように、第１ハウジング１５は、例えばアルミニウム合金製であり、有底筒状に形成されている。第１ハウジング１５の内壁には、軸方向に順に並ぶ第１円筒面１６、第２円筒面１７、第３円筒面１８および第４円筒面１９が形成されている。第１円筒面１６、第２円筒面１７、第３円筒面１８および第４円筒面１９は、その順で内径が大きくなるように形成されている。第４円筒面１９は、第３円筒面１８と同軸上に位置している。
【００１７】
（第２ハウジング）
第２ハウジング２０は、例えばアルミニウム合金製であり、有底筒状に形成されている。第２ハウジング２０の筒部の外壁面である第５円筒面２１は、第１ハウジング１５の第４円筒面１９に嵌合している。第２ハウジング２０の底部に空いた孔の内壁面である第６円筒面２２は、第５円筒面２１と同軸上に位置している。第１ハウジング１５および第２ハウジング２０は、ねじ１３によって一体に固定されている。
【００１８】
（コネクタ）
図３、図５に示すように、コネクタ２５は、第１ハウジング１５の外壁に組み合わせられ、ねじ１４によって第１ハウジング１５に固定されている。また、コネクタ２５は、モータ３０のモータ端子３１と接続しているパワー端子２６、および、回転角度検出手段６０と接続しているシグナル端子２７を有している。
【００１９】
（モータ）
図３、図４に示すように、モータ３０は、主要部が第１ハウジング１５の第１円筒面１６の内側に収容されている。モータ３０のモータ軸３２は、第１ハウジング１５の第２円筒面１７内および第３円筒面１８内に突き出している。本実施形態では、モータ３０はＤＣモータから構成されている。図３〜図７に示すように、モータ３０は、パワー端子２６を介して電子制御装置１１１に電気的に接続されており、電子制御装置１１１から電力が供給されることによってモータ軸３２を回転させる。
【００２０】
（出力軸）
図３、図４に示すように、出力軸３５は、第６円筒面２２に嵌めつけられた軸受３６を介して第２ハウジング２０により回転可能に支持されている。
（減速機）
図３、図４、図６に示すように、減速機４０は、遊星歯車装置から構成されており、偏心軸４１、第１内歯車４６、第１遊星歯車４７、第２遊星歯車４９、および出力部材５２を備えている。
【００２１】
図３、図６、図８に示すように、偏心軸４１は、モータ軸３２に嵌合している同心部４２と、同心部４２のうちモータ３０側の端部から径方向外側に突き出している偏心部４３とを形成している。同心部４２は、モータ軸３２に嵌合している第７円筒面４４と、外壁面である第８円筒面４５とを有する。第８円筒面４５は、第７円筒面４４と同軸上に位置している。偏心部４３の軸心である偏心軸心ＡＸ２は、モータ軸３２の回転軸心ＡＸ１に対し偏心している。偏心軸４１は、モータ軸３２と一体に回転可能である。本実施形態では、偏心軸４１の同心部４２は、モータ軸３２に圧入されて固定されている。
【００２２】
図３、図４、図６〜図８に示すように、第１内歯車４６は、モータ軸３２と同軸上に位置し、第１ハウジング１５に相対回転不能に嵌合している。本実施形態では、第１内歯車４６は、第１ハウジング１５の第３円筒面１８に圧入されて固定されている。
図３、図４、図６、図８に示すように、第１遊星歯車４７は、偏心軸４１の偏心部４３と同心の外歯車であり、第１内歯車４６に内接している。また、第１遊星歯車４７は、軸受４８を介して偏心軸４１の偏心部４３により偏心軸心ＡＸ２まわりに回転可能に支持されている。
【００２３】
図８に示すように、本実施形態では、第１内歯車４６および第１遊星歯車４７の歯形はトロコイド歯形である。また、第１内歯車４６の歯数は４５個であり、第１遊星歯車４７の歯数は４４個である。第１内歯車４６と第１遊星歯車４７との歯数差は１である。
【００２４】
第１遊星歯車４７および第１内歯車４６は、減速機４０の第１減速部を構成している。第１遊星歯車４７は、モータ軸３２が回転すると、第１内歯車４６との噛み合い位置を変えながら回転軸心ＡＸ１まわりに公転しつつ、モータ軸３２の回転に対し減速して偏心軸心ＡＸ２まわりに回転する。
【００２５】
図３、図４、図６、図８、図９に示すように、第２遊星歯車４９は、偏心軸４１の偏心部４３と同心の外歯車であり、軸受４８を介して偏心軸４１の偏心部４３により偏心軸心ＡＸ２まわりに回転可能に支持されている。第２遊星歯車４９は、第１遊星歯車４７と一体に回転可能である。本実施形態では、第１遊星歯車４７および第２遊星歯車４９は、同一部材から構成されており、軸受４８の外輪に嵌合している金属製の円筒部材５１を一体にモールドしている。第１遊星歯車４７および第２遊星歯車４９は、フッ素樹脂を含む複合材料すなわちフッ素樹脂含有材料から構成されている。
【００２６】
出力部材５２は、回転体５３および第２内歯車５５から構成されている。
回転体５３は、出力軸３５と同軸上で軸受３８を介して偏心軸４１の同心部４２の第８円筒面４５により相対回転可能に支持され、出力軸３５と一体に回転可能である。本実施形態では、回転体５３は、金属製であり、軸受３８の外輪に嵌合している筒部と、出力軸３５に圧入されて固定されている底部とから構成されている。回転体５３の筒部の内壁面である第９円筒面５４は、軸受３６が嵌めつけられた出力軸３５の第１０円筒面３７と同軸上に位置している。
【００２７】
第２内歯車５５は、出力軸３５と同軸上に位置し、回転体５３と一体に回転可能である。具体的には、第２内歯車５５は、樹脂製であり、第２遊星歯車４９に外接している筒状の内歯部５６と、回転体５３の筒部の外壁をモールドしている連結部５７と、内歯部５６および連結部５７から径方向外側に突き出している扇状の突出部５８とから構成されている。突出部５８は、径方向外側に開口するとともに周方向へ延びている凹部５９を有する。
【００２８】
本実施形態では、第２内歯車５５および第２遊星歯車４９の歯形はトロコイド歯形である。また、第２内歯車５５の内歯部５６は、第１遊星歯車４７よりも外径が小さい。また、第２遊星歯車４９の歯数は２５個であり、第２内歯車５５の歯数は２６個である。第２遊星歯車４９と第２内歯車５５との歯数差は１である。
【００２９】
第２遊星歯車４９および第２内歯車５５は、減速機４０の第２減速部を構成するとともに、第１遊星歯車４７の偏心軸４１まわりの回転を回転体５３に伝達する回転伝達手段を構成している。第２内歯車５５は、第２遊星歯車４９が第１遊星歯車４７と共に偏心軸心ＡＸ２まわりに回転しつつ回転軸心ＡＸ１まわりに公転すると、第２遊星歯車４９の偏心軸心ＡＸ２まわりの回転に対し減速して回転軸心ＡＸ１まわりに回転する。
【００３０】
図９に示すように、第２ハウジング２０は、全閉ストッパ２３および全開ストッパ２４を形成している。出力部材５２は、第２内歯車５５の突出部５８が全閉ストッパ２３に当接する位置から全開ストッパ２４に当接する位置まで第２ハウジング２０に対し相対回転可能である。以下、出力部材５２が第２ハウジング２０に対し相対回転可能な範囲のことを「可動範囲」と記載する。また、出力部材５２が全閉ストッパ２３に当接する位置のことを「Ａｃｔ全閉位置」と記載し、出力部材５２が全開ストッパ２４に当接する位置のことを「Ａｃｔ全開位置」と記載する。
【００３１】
（回転角度検出手段）
図３、図６、図９、図１０に示すように、回転角度検出手段６０は、軸方向において出力部材５２と一致し且つ径方向において回転軸心ＡＸ１から外れた位置に設けられ、出力部材５２の回転角度を検出可能である。回転角度検出手段６０は、第１磁石６１、第２磁石６２、第１ヨーク６３、第２ヨーク６４、および磁束密度検出手段６６を有している。
第１磁石６１は、出力部材５２の凹部５９のうち回転方向の一端に設けられ、軸方向に着磁されている。
第２磁石６２は、出力部材５２の凹部５９のうち回転方向の他端に設けられ、軸方向に着磁され且つ着磁方向が第１磁石６１とは反対である。
【００３２】
第１ヨーク６３は、出力部材５２の凹部５９のうち軸方向の一方の内壁面に沿って回転方向へ延びるように弧状に形成され、第１磁石６１のＮ極と第２磁石６２のＳ極とをつないでいる。
第２ヨーク６４は、出力部材５２の凹部５９のうち軸方向の他方の内壁面に沿って回転方向へ延びるように弧状に形成され、第２磁石６２のＮ極と第１磁石６１のＳ極とをつないでいる。
第１磁石６１、第２磁石６２、第１ヨーク６３および第２ヨーク６４は、径方向外側に開口する閉磁気回路を形成している。
【００３３】
第１磁石６１のＮ極から出る磁束には、第１ヨーク６３を通って第２磁石６２のＳ極に流れる還流磁束と、第１ヨーク６３から隙間６５を通って第２ヨーク６４に流れる漏洩磁束と、第１ヨーク６３および第２ヨーク６４を通ることなく隙間６５を通って第１磁石６１のＳ極に流れる直通磁束とが含まれる。
第２磁石６２のＮ極から出る磁束には、第２ヨーク６４を通って第１磁石６１のＳ極に流れる還流磁束と、第２ヨーク６４から隙間６５を通って第１ヨーク６３に流れる漏洩磁束と、第２ヨーク６４および第１ヨーク６３を通ることなく隙間６５を通って第２磁石６２のＳ極に流れる直通磁束とが含まれる。
【００３４】
磁束密度検出手段６６は、閉磁気回路の内側に設けられており、ホールＩＣ６７およびモールド部材６８を有している。ホールＩＣ６７は、シグナル端子２７を介して電子制御装置１１１に電気的に接続されている。また、ホールＩＣ６７は、特許請求の範囲に記載の「磁気検出手段」に相当し、ホール素子６９および図示しない種々の補正手段を有している。モールド部材６８は、ホールＩＣ６７をモールドしている樹脂部材であり、コネクタ２５に一体にモールドされている。
【００３５】
各ヨーク間の隙間６５を通過する磁束の密度は、磁束密度検出手段６６に対する出力部材５２の相対的な回転角度の変化に応じて増減する。ホール素子６９は、特許請求の範囲に記載の「磁束密度検出素子」に相当し、当該ホール素子６９の感磁面を通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。
ホール素子６９の出力信号Ｖと出力部材５２の回転角度θとの関係は、図１１に示すように、Ａｃｔ全閉位置の付近およびＡｃｔ全開位置の付近において、前述の直通磁束の影響を受けて線形関係から遠ざかる。
【００３６】
ホールＩＣ６７は、多点補正手段を用いることにより、図１１に示す可動範囲θｆｓ内におけるホール素子６９の出力信号Ｖを図１２に示す補正出力信号Ｖｈに補正し、出力部材５２の回転角度θに対するホールＩＣ６７の出力変化が直線的となるような出力特性を実現することができる。これにより、補正出力信号Ｖｈからの回転角度θの演算を容易に行うことができる。
【００３７】
（作動）
このように構成された回転駆動装置１０は、電子制御装置１１１から電力が供給されると、モータ３０により出力軸３５を回転させつつ、出力部材５２の回転角度に応じた信号を回転角度検出手段６０から電子制御装置１１１に出力する。電子制御装置１１１は、回転角度検出手段６０の出力信号に基づいてモータ３０を駆動し、出力部材５２の回転角度が目標値に一致するようにフィードバック制御を実行する。
【００３８】
［第１内歯車］
次に、第１内歯車４６の詳細な構成について図６、図７、図１３〜図１５を参照して説明する。
第１内歯車４６は、内歯部７１、軸支持部７２およびフランジ部７３から構成されている一つの部材であり、第１ハウジング１５とは別部材である。
【００３９】
内歯部７１は、筒状に形成され、第１ハウジング１５の第３円筒面１８に圧入されている。また、内歯部７１の内壁には、第１遊星歯車４７と噛み合う内歯７４が形成されている。本実施形態では、内歯７４は、第３円筒面１８への圧入により縮径された状態において第１遊星歯車４７との噛み合いが理想のものとなるように設計されている。つまり、内歯７４は、第３円筒面１８への圧入前において、通常の設計よりも歯先隙間が広くなるように設計されている。
【００４０】
軸支持部７２は、筒状に形成され、軸受７５を介してモータ軸３２を支持している。また、軸支持部７２は、内歯部７１に対し軸方向へ外れた位置、すなわち第１ハウジング１５の第２円筒面１７に対し径方向内側に位置している。内歯７４は、軸支持部７２の内壁面である第１１円筒面７６、および、内歯部７１の外壁面である第１２円筒面７７と同軸上に位置している。
【００４１】
フランジ部７３は、有底筒状に形成され、内歯部７１と軸支持部７２とを接続している。具体的には、フランジ部７３は、軸支持部７２に対し径方向外側に位置している筒部７８と、筒部７８のうち内歯部７１とは反対側の端部と軸支持部７２とを接続している底部７９と、筒部７８のうち内歯部７１側の端部と内歯部７１とを接続している鍔部８１と、を有する。
【００４２】
フランジ部７３の筒部７８は、径方向へ貫通している第１通孔８２を有する。第１通孔８２は、フランジ部７３の底部７９側に向かって軸方向へ開口している。図１４に示すように、第１通孔８２の最小半径ｒ２は、モータ３０のヨーク８６の外面の最大半径ｒ１よりも大きい。また、第１通孔８２の最大半径ｒ３は、内歯７４の歯先円半径ｒ４よりも小さい。
フランジ部７３の底部７９は、軸方向へ貫通しモータ３０のモータ端子３１が挿通している第２通孔８３を有する。
【００４３】
ここで、モータ軸３２の回転軸心ＡＸ１に対し直交する方向を直交方向とし、直交方向に対し平行な方向を平行方向とする。第１ハウジング１５は、第１内歯車４６に対し径方向外側で平行方向へ貫通し第１内歯車４６の第１通孔８２に連通している２つの第３通孔８４と、前記閉磁気回路に対し径方向外側で直交方向へ貫通している第４通孔８５と、を有する。
【００４４】
パワー端子２６は、第３通孔８４および第１通孔８２を挿通してモータ端子３１に接続されている。回転角度検出手段６０の磁束密度検出手段６６は、第４通孔８５を挿通してホールＩＣ６７を隙間６５内に配置している。本実施形態では、パワー端子２６、シグナル端子２７および磁束密度検出手段６６は、同一部材である樹脂製のコネクタ２５にモールドされており、第１ハウジング１５に対してコネクタ２５を直交方向へ移動させることで電気的接合が完了する。
【００４５】
フランジ部７３の底部７９は、軸方向へ貫通し、モータ３０のヨーク８６が形成する固定用爪８７が挿通している第５通孔８８を有する。本実施形態では、第５通孔８８は４つ形成されている。モータ３０は、固定用爪８７を例えばかしめることによって第１内歯車４６に固定されている。また、モータ３０は、第１内歯車４６とは反対側から波型座金８９によりフランジ部７３に押し付けられている。波型座金８９は、特許請求の範囲に記載の「付勢部材」に相当する。
【００４６】
以上説明したように、第１実施形態では、減速機４０を構成する第１内歯車４６は、内歯部７１と軸支持部７２とフランジ部７３とから構成されている一つの部材であり、第１ハウジング１５とは別部材である。内歯部７１は、第１遊星歯車４７と噛み合う内歯７４を形成している。軸支持部７２は、モータ軸３２を支持している第１１円筒面７６を有する。内歯７４は、第１１円筒面７６と同軸上に位置している。
第１内歯車４６の内歯７４および軸支持部７２は、同一部材の一部分であり、互いの位置関係を精度良く形成することは比較的簡単である。したがって、第１内歯車４６を精度良く形成することによって、第１内歯車４６の内歯７４とモータ３０のモータ軸３２との同軸度を高めることができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、モータ軸３２を支持している第１内歯車４６の第１１円筒面７６は、第１ハウジング１５の第３円筒面１８に圧入されている第１内歯車４６の第１２円筒面７７と同軸上に位置している。また、第１ハウジング１５の第３円筒面１８は、第２ハウジング２０の第５円筒面２１に嵌合される第１ハウジング１５の第４円筒面１９と同軸上に位置している。また、第２ハウジング２０の第５円筒面２１は、出力軸３５の第１０円筒面３７を支持している第２ハウジング２０の第６円筒面２２と同軸上に位置している。また、出力軸３５の第１０円筒面３７は、偏心軸４１の同心部４２の第８円筒面４５を支持している回転体５３の第９円筒面５４と同軸上に位置している。また、偏心軸４１の同心部４２の第８円筒面４５は、モータ軸３２が圧入されている偏心軸４１の第７円筒面４４と同軸上に位置している。
【００４８】
したがって、モータ軸３２を基準にした各部品の配置精度を各円筒面の同軸度により規定することができる。各円筒面の同軸度は、例えば旋盤加工等により比較的簡単に高精度に仕上げることができる。そのため、モータ軸３２を基準にした各部品の配置精度を高めて、伝達効率が高い減速機を構成することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、第２遊星歯車４９および第２内歯車５５は、減速機４０の第２減速部を構成している。第２遊星歯車４９が第１遊星歯車４７と共に偏心軸４１まわりに回転しつつモータ軸３２まわりに公転すると、第２内歯車５５は、第２遊星歯車４９の偏心軸４１まわりの回転に対し減速してモータ軸３２まわりに回転する。
したがって、減速機４０は、第１内歯車４６および第１遊星歯車４７からなる第１減速部により減速された回転を、第２遊星歯車４９および第２内歯車５５からなる第２減速部でさらに減速して出力するようになっている。そのため、第１減速部の減速比と第２減速部の減速比を調整することにより高い減速比を得ることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、第１内歯車４６、第１遊星歯車４７、第２内歯車５５および第２遊星歯車４９の歯形は、トロコイド歯形である。
したがって、インボリュート歯形のものと比べて、各歯車の噛合い歯数を増やすことができる。そのため、各歯車の歯面に作用する応力を低減することができる。また、インボリュート歯形のものと比べて、トロコイド干渉やインボリュート干渉を回避しやすく、歯数の選択の自由度が高くなる。
【００５１】
また、第１実施形態では、第１内歯車４６と第１遊星歯車４７との歯数差は１であり、また第２内歯車５５と第２遊星歯車４９との歯数差は１である。
したがって、減速機４０を小型化しつつも高い減速比を得ることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、第２遊星歯車４９は、第１遊星歯車４７と同一部材から構成され、フッ素樹脂またはフッ素樹脂含有材料から構成されている。
したがって、第１遊星歯車４７および第２遊星歯車４９をフッ素樹脂含有材料から構成するのみで、減速機４０のギヤ噛み合い部分の潤滑を良好とすることができる。つまり、複数の部材に潤滑対策を施す必要がない。
【００５３】
また、第１実施形態では、第１内歯車４６の内歯部７１は、軸支持部７２に対し軸方向へ外れて位置している。第１内歯車４６のフランジ部７３は、軸支持部７２に対し径方向外側に位置し、内歯部７１に接続されている筒部７８と、筒部７８のうち内歯部７１とは反対側の端部と軸支持部７２とを接続している底部とを有する。フランジ部７３の筒部７８は、径方向へ貫通している第１通孔８２を有し、フランジ部７３の底部７９は、軸方向へ貫通しモータ３０のモータ端子３１が挿通している第２通孔８３を有する。
したがって、モータ軸３２を支持するための軸方向スペースを利用してモータ結線を行うことができる。そのため、回転駆動装置１０を軸方向にコンパクトに構成することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、第１ハウジング１５は、平行方向へ貫通し第１内歯車４６の第１通孔８２に連通している第３通孔８４を有する。コネクタ２５のパワー端子２６は、第３通孔８４および第１通孔８２を挿通しモータ端子３１に接続されている。
これにより、パワー端子２６は、平行方向へ挿入することでモータ端子３１との接合が完了する。したがって、モータ結線を簡素化することができ、部品点数の削減および組み付け工数の削減が可能である。
【００５５】
また、第１実施形態では、第１内歯車４６の第１通孔８２は、第１内歯車４６のフランジ部７３の底部７９側に向かって軸方向へ開口している。
したがって、型を用いて例えば金属焼結などにより第１内歯車４６を製造するとき、スライドコアを使わずに第１通孔８２を形成することができる。そのため、モータ結線用の通孔を後加工無しで形成することができ、製造コストを削減可能である。
【００５６】
また、第１実施形態では、第１内歯車４６の第１通孔８２は、内歯７４の歯先よりも径方向内側に位置している。
したがって、プレス加工により第１内歯車４６を製造するとき、第１通孔８２に対応する孔が形成された素材に絞り加工および内歯成形加工を施すことで、スライドコアを使わずに第１通孔８２を形成することができる。そのため、モータ結線用の通孔を後加工無しで形成することができ、製造コストを削減可能である。
【００５７】
また、第１実施形態では、回転角度検出手段６０は、軸方向において出力部材５２と一致し且つ径方向において回転軸心ＡＸ１から外れた位置に設けられている。
したがって、出力部材５２を設けるための軸方向のスペースに回転角度検出手段６０を設けることができる。そのため、回転駆動装置１０を軸方向にコンパクトに構成することができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、回転角度検出手段６０は、第１磁石６１、第２磁石６２、第１ヨーク６３および第２ヨーク６４により径方向外側に開口する閉磁気回路を形成している。
これにより、磁束密度検出手段６６は、出力部材５２に対し径方向へ挿入することで閉磁気回路の内側に配置される。したがって、第１実施形態によれば、磁束密度検出手段６６を軸方向へ挿入するように組み付ける形態と比べて、回転駆動装置１０を軸方向にコンパクトに構成することができる。また、外乱磁界の発生源を回転角度検出手段６０から遠ざけることができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、第１ハウジング１５は、回転角度検出手段６０の閉磁気回路に対し径方向外側で直交方向へ貫通し、磁束密度検出手段６６を第１ハウジング１５の外側から内側へ挿入可能な第４通孔８５を有する。
したがって、モータ結線のための第３通孔８４および磁束密度検出手段６６を挿入するための第４通孔８５を第１ハウジング１５に形成するとき、同一方向から孔加工を施すことができる。そのため、例えば機械加工により第３通孔８４および第４通孔８５を形成する場合、１チャックでの加工が可能である。また、第１ハウジング１５を成型するとき同時に第３通孔８４および第４通孔８５を形成する場合、型抜きにより容易に各通孔を形成することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、パワー端子２６、シグナル端子２７および磁束密度検出手段６６は、同一部材である樹脂製のコネクタ２５にモールドされている。
したがって、コネクタ２５を第１ハウジング１５に組み付けることにより、パワー端子２６、シグナル端子２７および磁束密度検出手段６６の固定と、第３通孔８４および第４通孔８５のシールとを同時に行うことができる。そのため、部品点数の削減および組み付け工数の削減が可能である。
【００６１】
また、第１実施形態では、モータ３０は、第１内歯車４６のフランジ部７３に固定されている。第１内歯車４６の内歯部７１は、第１ハウジング１５に圧入されている。
これにより、モータ３０および第１内歯車４６は、圧入の緊迫力により第１ハウジング１５に固定される。したがって、モータ３０を固定するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数の削減および組み付け工数の削減が可能である。
【００６２】
また、第１実施形態では、第１内歯車４６の内歯７４は、第１ハウジング１５への圧入により縮径された状態において第１遊星歯車４７との噛み合いが理想のものとなるように設計されている。
したがって、圧入による変形に起因したトロコイド干渉およびインボリュート干渉を避けることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、モータ３０は、波型座金８９により第１内歯車４６のフランジ部７３に押し付けられている。
したがって、モータ３０を軸方向の両側で支持しつつ、モータ３０の振動を波型座金８９により吸収することができる。そのため、振動に起因するモータ３０の損傷を抑制することができる。
【００６４】
ここで、ウェイストゲートバルブ１０５を開弁及び閉弁作動させるには、排気脈動によりウェイストゲートバルブ１０５に作用する脈動力の平均値に打ち勝つ作動力があればよい。それに対し、ウェイストゲートバルブ１０５を完全に閉弁させるには、脈動力のピーク値に打ち勝つ作動力が必要である。作動力が上記ピーク値以下であると、ウェイストゲートバルブ１０５からガス漏れが生じて過給効率が低下する。
【００６５】
これに対し、第１実施形態では、減速機４０は、モータ３０から出力軸３５に回転を伝達するとき減速するように構成されている。そのため、モータ３０から出力軸３５に仕事を伝達する効率を正効率とし、出力軸３５からモータ３０に仕事を伝達する効率を逆効率とすると、逆効率は正効率よりも小さくなる。
したがって、第１実施形態によれば、ウェイストゲートバルブ１０５を完全に閉弁させるとき回転駆動装置１０が出力すべきトルクすなわち全閉位置にウェイストゲートバルブ１０５を保持する為に必要なトルクは、正効率と逆効率とが同じである例えば平行軸式減速機を備える比較形態と比べて、小さくて済む。そのため、ウェイストゲートバルブ１０５の全閉時の消費電力を低減することができる。言い換えれば、ウェイストゲートバルブ１０５の全閉時の消費電力が比較形態と同じとなるように設計した場合、減速機４０を小さくすることができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態による回転駆動装置の回転角度検出手段について図１１、図１６〜図１８を参照して説明する。
第２実施形態では、図１６に示す回転角度検出手段９０のホールＩＣ９１は、多点補正手段を用いることにより、図１１に示すホール素子９２の出力信号Ｖを、図１７に示すウェイストゲートバルブ１０５の流量特性に合わせて、図１８に示すような補正出力信号Ｖｈに補正し、出力部材５２の回転角度θに対するホールＩＣ９１の出力変化が非線形となるような出力特性を実現することができる。
【００６７】
具体的には、ウェイストゲートバルブ１０５を通過する排気の流量特性は、図１７に示すように、ウェイストゲートバルブ１０５のバルブ開度θｖが比較的小さいとき流量Ｑが急激に変化し、ウェイストゲートバルブ１０５のバルブ開度θｖが比較的大きいとき流量Ｑが緩やかに変化する。すなわち、流量変曲点Ｐｖｃを境に低開度側と高開度側とで流量Ｑの変化率が異なる。流量変曲点Ｐｖｃは、低開度側の特性近似直線ＱＬ１と、高開度側の特性近似直線ＱＬ２との交点である。以下、流量変曲点Ｐｖｃのバルブ開度を特定バルブ開度θｖｃとする。
【００６８】
上記流量特性に合わせて、ホールＩＣ９１の多点補正手段は、図１８に特性直線ＶＬ１で示すように、図１７の特定バルブ開度θｖｃに対応する特定回転角度θｃよりも回転角度θが小さい領域においては、補正出力信号Ｖｈの変化率が比較的大きくなるように補正する。また、ホールＩＣ９１の多点補正手段は、図１８に特性直線ＶＬ２で示すように、特定回転角度θｃよりも回転角度θが大きい領域においては、補正出力信号Ｖｈの変化率が比較的小さくなるように補正する。
【００６９】
第２実施形態によれば、図１８の特定回転角度θｃを境に低開度側の特性直線ＶＬ１と高開度側の特性直線ＶＬ２とで示される出力特性を持つことができる。これにより、流量Ｑの変化率が比較的大きい低バルブ開度時の回転角度θに対する補正出力信号Ｖｈの感度が高められ、低バルブ開度時の過給圧制御性を向上させることができる。
【００７０】
＜他の実施形態＞
第１実施形態では、減速機は、第１内歯車および第１遊星歯車から構成された第１変速部と、第２内歯車および第２遊星歯車から構成された第２変速部とを備えていた。これに対し、本発明の他の実施形態では、第２減速部に代えて、第１遊星歯車の変速軸心まわりの回転を変速せずに出力軸に伝達する回転伝達手段が設けられてもよい。
【００７１】
本発明の他の実施形態では、第１内歯車の内歯部は、軸支持部と軸方向位置が一致していてもよい。この場合、フランジ部は、例えば内歯部および軸支持部の一端部同士を連結する円板状に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１内歯車は、圧入に限らず、例えば固定部材などを用いて第１ハウジングに固定されてもよい。
【００７２】
本発明の他の実施形態では、第１内歯車、第１遊星歯車、第２内歯車および第２遊星歯車の歯形は、トロコイド歯形に限らず、例えばインボリュート歯形であってもよい。
本発明の他の実施形態では、第１内歯車と第１遊星歯車との歯数差、および、第２内歯車と第２遊星歯車との歯数差は、２以上であってもよい。
【００７３】
本発明の他の実施形態では、第２遊星歯車は、第１遊星歯車と別部材から構成されてもよい。また、第１遊星歯車および第２遊星歯車は、フッ素樹脂を含有しない材料から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１内歯車は、第１通孔および第２通孔を有していなくてもよい。また、モータのモータ端子は、第１内歯車のフランジ部の外側でパワー端子と結線されてもよい。
【００７４】
本発明の他の実施形態では、回転角度検出手段の磁石およびヨークが形成する閉磁気回路は、径方向以外の例えば軸方向へ開口していてもよい。また、回転角度検出手段の磁束密度検出手段は、閉磁気回路に対し軸方向へ挿入されてもよい。
【００７５】
本発明の他の実施形態では、パワー端子は、シグナル端子を有するコネクタとは別部材のコネクタに一体に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータの端部に波型座金が設けられなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、ホールＩＣは、必要に応じて複数個配置してもよい。
【００７６】
本発明の他の実施形態では、第１ハウジングと第２ハウジングとは、ねじ以外の結合手段により結合されてもよいし、例えば圧入またはかしめなどの他の方法により結合されてもよい。
本発明の他の実施形態では、リンク機構に代えて、他の伝達機構が設けられてもよい。要するに、回転駆動装置の出力軸の回転をウェイストゲートバルブに伝達可能な伝達機構であればよい。
本発明の他の実施形態では、リンク機構は減速しなくてもよい。
【００７７】
本発明の他の実施形態では、モータ軸および偏心軸は、同一部材から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータ軸と偏心軸との連結は、例えばスプライン嵌合などの他の方法により連結されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータは、ＤＣモータに限らず、他の型式のモータから構成されてもよい。
【００７８】
本発明の他の実施形態では、回転駆動装置が適用されるウェイストゲートバルブ装置は、ターボチャージャーとは別体であってもよい。
本発明の他の実施形態では、回転駆動装置は、ウェイストゲートバルブ装置に限らず、例えば可変容量ターボの可変ベーン制御装置、排気スロットルまたは排気切替弁のバルブ作動装置、あるいは、可変吸気機構のバルブ作動装置などの他の装置に適用されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・回転駆動装置                  １５・・・第１ハウジング
２０・・・第２ハウジング                ３０・・・モータ
３２・・・モータ軸                      ３５・・・出力軸
４１・・・偏心軸                        ４６・・・第１内歯車
４７・・・第１遊星歯車                  ４９・・・第２遊星歯車（回転伝達手段）
５５・・・第２内歯車（回転伝達手段）    ７１・・・内歯部
７２・・・軸支持部                      ７３・・・フランジ部
７４・・・内歯
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015124876.tif 000017
【図１６】
2015124876.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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