(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、このケーシングの内側に互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ互いに独立した回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスクと出力側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する、互いに同心若しくは平行な４本以上で偶数本の枢軸と、これら各枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した変位軸と、これら各変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクの内側面と出力側ディスクの内側面との間に挟持された、上記各トラニオンと同数のパワーローラと、これら各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙って変位させる、これら各トラニオンと同数のアクチュエータとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、これら各アクチュエータによる上記各枢軸の軸方向に亙る上記各トラニオンの変位を機械的に同期させる為、複数個の受片と揺動腕とから成る同期機構を設けており、このうちの各受片は、互いに平行な１対の円輪部の周縁部の円周方向一部同士を部分円筒状の連結部により互いに連結すると共に、この連結部から外れた部分を開口部としたものであって、上記各トラニオンの端部にそれぞれの基端部を結合固定し、それぞれが上記各アクチュエータにより軸方向に変位させられて上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙り変位させる駆動ロッドの先端部にそれぞれ固定しており、上記揺動腕は、その中央部を固定の部分に、上記各ディスクの回転中心に対し平行に設けた第二の枢軸により枢支しており、上記各受片と上記揺動腕とは、この揺動腕の端部両面で、これら各受片毎に１対ずつの円輪部に対向する部分にそれぞれ形成した各小突起の先端を、これら各円輪部の互いに対向する面に当接させる事により、揺動変位自在に係合している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
ケーシングと、このケーシングの内側に互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ互いに同期した回転自在に支持された第一、第二外側ディスクと、その内側面を第一外側ディスクの内側面に対向させた状態でこれら第一、第二外側ディスクと同心に、且つこれら第一、第二外側ディスクとは独立した回転自在に支持された第一内側ディスクと、その内側面を第二外側ディスクの内側面に対向させた状態で上記第一内側ディスクと同心に、且つこの第一内側ディスクと同期した回転自在に支持された第二内側ディスクと、上記第一外側ディスクと第一内側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する、互いに同心若しくは平行な４本以上で偶数本の第一枢軸と、これら各第一枢軸を中心として揺動する複数の第一トラニオンと、これら各第一トラニオンの内側面から突出した第一変位軸と、これら各第一変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一外側ディスクの内側面と第一内側ディスクの内側面との間に挟持された複数個の第一パワーローラと、上記第二外側ディスクと第二内側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する、互いに同心若しくは平行な４本以上で偶数本の第二枢軸と、これら各第二枢軸を中心として揺動する複数の第二トラニオンと、これら各第二トラニオンの内側面から突出した第二変位軸と、これら各第二変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二外側ディスクの内側面と第二内側ディスクの内側面との間に挟持された複数個の第二パワーローラと、上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙って変位させる、これら各トラニオンと同数のアクチュエータとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、これら各アクチュエータによる上記各枢軸の軸方向に亙る上記各トラニオンの変位を機械的に同期させる為、複数個の受片と揺動腕とから成る同期機構を設けており、このうちの各受片は、互いに平行な１対の円輪部の周縁部の円周方向一部同士を部分円筒状の連結部により互いに連結すると共に、この連結部から外れた部分を開口部としたものであって、上記各トラニオンの端部にそれぞれの基端部を結合固定し、それぞれが上記各アクチュエータにより軸方向に変位させられて上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙り変位させる駆動ロッドの先端部にそれぞれ固定しており、上記揺動腕は、その中央部を固定の部分に、上記各ディスクの回転中心に対し平行に設けた第二の枢軸により枢支しており、上記各受片と上記揺動腕とは、この揺動腕の端部両面で、これら各受片毎に１対ずつの円輪部に対向する部分にそれぞれ形成した各小突起の先端を、これら各円輪部の互いに対向する面に当接させる事により、揺動変位自在に係合している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用の変速機の変速ユニットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図１０〜１１に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置した出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシング５（後述する図１２〜１４）の内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン７、７を設けている。
【０００３】
即ち、これら各トラニオン７、７は、両端部外側面に上記各枢軸６、６を、互いに同心に設けている。従って、これら各枢軸６、６は、上記両ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向に設けられている。又、これら各トラニオン７、７の中心部には変位軸８、８の基端部を支持し、上記各枢軸６、６を中心として各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン７、７に支持された変位軸８、８の周囲には、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ９、９を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。これら入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸６を中心とする円弧を上記入力軸１及び出力軸３を中心に回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成した各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａを、上記各内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置１０を設け、この押圧装置１０によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧自在としている。この押圧装置１０は、入力軸１と共に回転するカム板１１と、保持器１２により保持した複数個（例えば４個）のローラ１３、１３とから構成している。上記カム板１１の片側面（図１０〜１１の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１４を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図１０〜１１の右側面）にも、同様のカム面１５を形成している。そして、上記複数個のローラ１３、１３を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１１が回転すると、カム面１４によって複数個のローラ１３、１３が、入力側ディスク２の外側面に形成したカム面１５に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ９、９に押圧されると同時に、上記１対のカム面１４、１５と複数個のローラ１３、１３との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、前記各枢軸６、６を中心として前記各トラニオン７、７を所定方向に揺動させ、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図１０に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、前記各変位軸８、８を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各枢軸６、６を中心として上記各トラニオン７、７を反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａが図１１に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各変位軸８、８を傾斜させる。各変位軸８、８の傾斜角度を図１０と図１１との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
上述の様なトロイダル型無段変速機により、実際の自動車用変速機を構成する場合、入力側ディスク２と出力側ディスク４とパワーローラ９、９とを２組設け、これら２組の入力側ディスク２と出力側ディスク４とパワーローラ９、９とを、動力の伝達方向に対して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機も、従来から広く知られている。図１２〜１４は、この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の一種で、特公平８−２３３８６号公報に記載されて従来から知られているものを示している。
【０００８】
ケーシング５の内側には入力軸１ａを、回転のみ自在に支持している。そして、この入力軸１ａの周囲に円管状の伝達軸１６を、この入力軸１ａと同心に、且つこの入力軸１ａに対する相対回転を自在に支持している。この伝達軸１６の中間部両端寄り部分には、請求項に記載した第一、第二外側ディスクに相当する第一、第二両入力側ディスク１７、１８を、互いの内側面２ａ、２ａ同士を対向させた状態で、それぞれボールスプライン１９、１９を介して支持している。従って、上記第一、第二両入力側ディスク１７、１８は、上記ケーシング５の内側に、互いに同心に且つ互いに同期した回転自在に支持されている。
【０００９】
又、上記伝達軸１６の中間部の周囲には、請求項に記載した第一、第二内側ディスクに相当する第一、第二両出力側ディスク２０、２１を、スリーブ２２を介して支持している。このスリーブ２２は、中間部外周面に出力歯車２３を一体に設けたもので、上記伝達軸１６の外径よりも大きな内径を有し、上記ケーシング５内に設けた支持壁２４に、１対の転がり軸受２５、２５により、上記伝達軸１６と同心に、且つ回転のみ自在に支持している。上記第一、第二両出力側ディスク２０、２１は、この様に上記伝達軸１６の中間部周囲に、この伝達軸１６に対し回転自在に支持したスリーブ２２の両端部に、それぞれの内側面４ａ、４ａを互いに反対に向けた状態で、スプライン係合させている。従って、上記第一、第二両出力側ディスク２０、２１は、それぞれの内側面４ａ、４ａを上記第一、第二何れかの入力側ディスク１７、１８の内側面２ａ、２ａに対向させた状態でこれら第一、第二両入力側ディスク１７、１８と同心に、且つこれら第一、第二両入力側ディスク１７、１８とは独立した回転自在に支持されている。
【００１０】
又、前記ケーシング５の内面で上記第一、第二両出力側ディスク２０、２１の側方位置には、これら両出力側ディスク２０、２１を両側から挟む状態で、１対のヨーク２６ａ、２６ｂを支持している。これら両ヨーク２６ａ、２６ｂはそれぞれ、鋼等の金属板にプレス加工を施す事により、或は鋼等の金属材料に鍛造加工を施す事により、矩形枠状に形成している。これら各ヨーク２６ａ、２６ｂは、それぞれの四隅部に、後述する第一、第二両トラニオン２７、２８の両端部に設けた第一、第二両枢軸２９、３０を揺動自在に支持する為の円形の支持孔３１、３１を、上記伝達軸１６の軸方向（図１２の左右方向）両端部の幅方向（図１３〜１４の左右方向）中央部に、円形の係止孔３２、３２を、それぞれ形成している。それぞれがこの様な形状を有する上記１対のヨーク２６ａ、２６ｂは、上記ケーシング５の内面で互いに対向する部分に形成した支持ポスト３３ａ、３３ｂに、若干の変位自在に支持している。これら各支持ポスト３３ａ、３３ｂはそれぞれ、第一入力側ディスク１７の内側面２ａと第一出力側ディスク２０の内側面４ａとの間部分である第一キャビティ３４、第二入力側ディスク１８の内側面２ａと第二出力側ディスク２１の内側面４ａとの間部分である第二キャビティ３５に、それぞれ対向する状態で設けている。従って、上記各ヨーク２６ａ、２６ｂを上記各支持ポスト３３ａ、３３ｂに支持した状態で、これら各ヨーク２６ａ、２６ｂの一端部は上記第一キャビティ３４の外周部分に、他端部は上記第二キャビティ３５の外周部分に、それぞれ対向する。
【００１１】
又、上記第一キャビティ３４内で第一入力側ディスク１７及び第一出力側ディスク２０の直径方向反対位置には１対の第一トラニオン２７、２７を、上記第二キャビティ３５内で第二入力側ディスク１８及び第二出力側ディスク２１の直径方向反対位置には１対の第二トラニオン２８、２８を、それぞれ配置している。このうち、上記各第一トラニオン２７、２７の両端部に互いに同心に設けた、各第一トラニオン２７、２７毎に２本ずつ、合計４本の第一枢軸２９、２９は、図１３に示す様に、上記１対のヨーク２６ａ、２６ｂの一端部に、揺動並びに軸方向に亙る変位自在に支持している。即ち、これら各ヨーク２６ａ、２６ｂの一端部に形成した支持孔３１、３１の内側に上記各第一枢軸２９、２９を、ラジアルニードル軸受３６、３６により支持している。これら各ラジアルニードル軸受３６、３６はそれぞれ、外周面が球状凸面であり内周面が円筒面である外輪３７と複数本のニードル３８、３８とから成る。従って上記各第一枢軸２９、２９は、上記各ヨーク２６ａ、２６ｂの一端部の幅方向両側に、各方向の揺動並びに軸方向に亙る変位自在に支持されている。又、上記各第二トラニオン２８、２８の両端部に互いに同心に設けた１対ずつの第二枢軸３０、３０は上記第二キャビティ３５内に、図１４に示す様に、上記第一トラニオン２７、２７に設けた上記各第一枢軸２９、２９と同様の構造により支持している。
【００１２】
上述の様にして前記ケーシング５の内側に、揺動及び上記第一、第二各枢軸２９、３０の軸方向に亙る変位自在に支持した、上記第一、第二各トラニオン２７、２８の中間部にはそれぞれ、図１３〜１４に示す様に円孔３９、３９を形成している。そして、これら各円孔３９、３９部分に、第一、第二各変位軸４０、４１を支持している。これら第一、第二各変位軸４０、４１はそれぞれ、互いに平行で且つ偏心した支持軸部４２、４２と枢支軸部４３、４３とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部４２、４２を上記各円孔３９、３９の内側に、ラジアルニードル軸受４４、４４を介して、回転自在に支持している。又、上記各枢支軸部４３、４３の周囲に第一、第二各パワーローラ４５、４６を、別のラジアルニードル軸受４７、４７を介して、回転自在に支持している。
【００１３】
尚、前記第一、第二各キャビティ３４、３５毎に１対ずつ設けた、上記第一、第二各変位軸４０、４１は、上記第一、第二各キャビティ３４、３５毎に、前記入力軸１ａ及び伝達軸１６に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら第一、第二各変位軸４０、４１の各枢支軸部４３、４３が各支持軸部４２、４２に対し偏心している方向は、前記第一、第二入力側、出力側各ディスク１７、１８、２０、２１の回転方向に関して同方向（図１３〜１４で上下逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１ａの配設方向に対しほぼ直交する方向としている。従って、上記各第一、第二各パワーローラ４５、４６は、上記入力軸１ａ及び伝達軸１６の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、トロイダル型無段変速機により伝達するトルクの変動に基づく、構成各部材の弾性変形量の変動等に起因して、上記各第一、第二各パワーローラ４５、４６が上記入力軸１ａ及び伝達軸１６の軸方向（図１２の左右方向、図１３〜１４の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、構成各部材に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１４】
又、上記各第一、第二各パワーローラ４５、４６の外側面と前記第一、第二各トラニオン２７、２８の中間部内側面との間には、第一、第二各パワーローラ４５、４６の外側面の側から順に、スラスト玉軸受４８、４８と、滑り軸受或はニードル軸受等のスラスト軸受４９、４９とを設けている。このうちのスラスト玉軸受４８、４８は、上記各第一、第二各パワーローラ４５、４６に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各第一、第二各パワーローラ４５、４６の回転を許容する。又、上記各スラスト軸受４９、４９は、上記第一、第二各パワーローラ４５、４６から上記各スラスト玉軸受４８、４８の外輪５０、５０に加わるスラスト荷重を支承しつつ、前記枢支軸部４３、４３及び上記外輪５０、５０が前記支持軸部４２、４２を中心に揺動する事を許容する。
【００１５】
更に、上記第一、第二各トラニオン２７、２８の一端部（図１３〜１４の下端部）にはそれぞれ駆動ロッド５１、５１を結合し、これら各駆動ロッド５１、５１の中間部外周面に駆動ピストン５２、５２を固設している。そして、これら各駆動ピストン５２、５２を、それぞれ駆動シリンダ５３、５３内に油密に嵌装している。これら各駆動ピストン５２、５２と駆動シリンダ５３、５３とが、それぞれ上記第一、第二各トラニオン２７、２８を第一、第二各枢軸２９、３０の軸方向に亙って変位させる為のアクチュエータを構成する。又、上記各駆動シリンダ５３、５３内には、図示しない制御弁の切り換えに基づいて、圧油を給排自在としている。
【００１６】
更に、前記入力軸１ａと前記第一入力側ディスク１７との間には、ローディングカム式の押圧装置１０を設けている。この押圧装置１０は、上記入力軸１ａの中間部にスプライン係合すると共に軸方向に亙る変位を阻止された状態で支持されて、上記入力軸１ａと共に回転するカム板１１と、保持器１２に転動自在に保持された複数のローラ１３とを含んで構成している。そして、上記入力軸１ａの回転に基づいて上記第一入力側ディスク１７を、第二入力側ディスク１８に向け押圧しつつ回転させる。
【００１７】
上述の様に構成する、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の運転時、入力軸１ａの回転は押圧装置１０を介して第一入力側ディスク１７に伝えられ、この第一入力側ディスク１７と第二入力側ディスク１８とが、互いに同期して回転する。そして、これら第一、第二両入力側ディスク１７、１８の回転が、前記第一、第二両キャビティ３４、３５内にそれぞれ１対ずつ設けた第一、第二各パワーローラ４５、４６を介して、第一、第二両出力側ディスク２０、２１に伝えられ、更にこれら第一、第二両出力側ディスク２０、２１の回転が、前記出力歯車２３より取り出される。入力軸１ａと出力歯車２３との間の回転速度比を変える場合には、上記制御弁の切り換えに基づいて、上記第一、第二両キャビティ３４、３５に対応してそれぞれ１対ずつ設けた駆動ピストン５２、５２を、各キャビティ３４、３５毎に互いに逆方向に同じ距離だけ変位させる。
【００１８】
これら各駆動ピストン５２、５２の変位に伴って上記１対ずつ合計４個のトラニオン２７、２８が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図１３〜１４の右側の第一、第二両パワーローラ４５、４６が各図の下側に、図１３〜１４の左側の第一、第二両パワーローラ４５、４６が各図の上側に、それぞれ変位する。この結果、これら各第一、第二各パワーローラ４５、４６の周面９ａ、９ａと上記第一、第二両入力側ディスク１７、１８及び第一、第二両出力側ディスク２０、２１の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って前記第一、第二各トラニオン２７、２８が、ヨーク２６ａ、２６ｂに枢支した第一、第二各枢軸２９、３０を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図１０〜１１に示した様に、上記各第一、第二各パワーローラ４５、４６の周面９ａ、９ａと上記各ディスク１７、１８、２０、２１の内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１ａと出力歯車２３との間の回転速度比が変化する。
【００１９】
上述の様なトロイダル型無段変速機には、前記駆動ロッド５１、５１、駆動ピストン５２、５２、駆動シリンダ５３、５３等を含んで構成される油圧駆動装置の故障時にも、上記第一、第二各トラニオン２７、２８の揺動を互いに同期させる為の機構を組み込んでいる。そして、上記油圧駆動装置の故障時にも、上記各ディスク１７、１８、２０、２１の内側面２ａ、４ａと各パワーローラ４５、４６の周面９ａ、９ａとの間に過大な摩擦力が作用する事を防止して、トロイダル型無段変速機が致命的な損傷を受ける事を防止し、しかも最低限の動力伝達を確保できる様にしている。
【００２０】
この様な機構として従来から、特開昭６３−６７４５８号公報、特開平４−３２７０５１号公報、実開昭６２−２００８５２号公報等に記載されたものが知られている。図１５〜１６は、このうちの特開平４−３２７０５１号公報に記載された構造の２例を示している。これら図１５〜１６により、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に於ける、上記第一、第二各トラニオン２７、２８の揺動を互いに同期させる為の機構に就いて説明する。
【００２１】
同期機構を構成すべく、第一、第二各トラニオン２７、２８の軸方向（図１５〜１６の表裏方向）端部に、プーリ５４、５４を固定している。これら各プーリ５４、５４の外周面は、枢軸２９、３０（図１３〜１４参照）と同心の円弧面としている。そして、これら各プーリ５４、５４の外周面に形成した凹溝にケーブル５５、５５ａ、５５ｂの一部を、嵌合させる様にして掛け渡し、上記１対ずつ、合計４個の第一、第二各トラニオン２７、２８を同期して揺動させる様にしている。即ち、何れの構造の場合も、各組を構成する１対の第一、第二各トラニオン２７、２８の端部に固定した１対のプーリ５４、５４同士の間に上記ケーブル５５、５５を、たすき掛けに掛け渡している。従って、各組を構成する（同一キャビティ内に存在する）１対ずつの第一、第二各トラニオン２７、２８は、逆方向に同一角度だけ回動自在であり、対角線位置に存在する（異なるキャビティ内で入力軸１ａの円周方向反対側に存在する）プーリ５４、５４は、同方向に同一角度だけ回動自在である。
【００２２】
この為に図１５に示した第１例の構造では、上記対角線位置に存在するプーリ５４、５４同士の間にのみ、ケーブル５５ａを掛け渡し、止め具５６、５６によって、このケーブル５５ａと上記対角線位置に存在するプーリ５４、５４とを結合している。一方、図１６に示した第２例の構造では、ケーブル５５ｂを総てのプーリ５４、５４に掛け渡す代わりに、対角線位置に存在する１対のプーリ５４、５４にのみ、止め具５６、５６により、このケーブル５５ｂを結合している。残りのプーリ５４、５４とケーブル５５ｂとの間には滑り板５７、５７を介在させて、このケーブル５５ｂの動きがこの残りのプーリ５４、５４に伝わらない様にしている。図１６に示した構造は、ケーブル５５ｂが、第一、第二各出力側ディスク２０、２１及び大径の出力歯車２３等、トロイダル型無段変速機を構成する他の部材と干渉する事を防止する為に採用する。尚、入力側ディスクと出力側ディスクとを、それぞれ１個ずつ設けた、所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合も、図１５〜１６に示したたすき掛けのケーブル５５を設ける事で、複数のトラニオンの揺動を同期させる様にしている。又、図示は省略するが、実公平４−５２５１２号公報、特開平６−１１７５１５号公報、同７−２４３４９６号公報には、複数のトラニオンの傾斜角度を同期させる機構を、歯車伝達機構により構成する技術が記載されている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の同期機構は何れも、駆動ロッド５１、５１の軸方向変位の結果として生じる、各トラニオン７、２７、２８の傾斜角度を互いに一致させる事を考慮したものであって、上記各駆動ロッド５１、５１の軸方向変位そのものを同期させるものではなかった。又、同期機構そのものが、あくまでも非常用のものであって、ケーブル５５、５５ａ、５５ｂの伸びや歯車のバックラッシュの存在に基づき、上記各トラニオン７、２７、２８の傾斜角度を厳密に一致させられるものではなかった。上記各駆動ロッド５１、５１の軸方向変位を同期させるのは、各駆動シリンダ５３、５３内に導入する油圧を制御する事により行なっている。この為、変速動作開始直後の過渡期には、上記各トラニオン７、２７、２８の傾斜角度が微妙に異なり、各パワーローラ９、４５、４６の周面９ａ、９ａと各ディスク２、４、１７、１８、２０、２１の内側面２ａ、４ａとの当接部に滑りが発生する可能性がある。
【００２４】
この様な原因で各面同士の当接部に発生する滑りは、素早い変速動作を行なうべく、上記各トラニオン７、２７、２８を各枢軸６、２９、３０の軸方向に亙り早く移動させた場合に著しくなり易い。そして、上記滑りが発生した場合には、動力の伝達効率が悪化するだけでなく、上記各面の転がり疲れ寿命を低下させる為、好ましくない。そこで、伝達効率の悪化や転がり疲れ寿命の低下を防止しつつ、素早い変速動作を行なえる様にする為には、上記各駆動ロッド５１、５１の軸方向変位そのものを厳密に同期させる構造を実現する必要がある。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２５】
【課題を解決する為の手段】
本発明のトロイダル型無段変速機のうち、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機は、従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、ケーシングと、このケーシングの内側に互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ互いに独立した回転自在に支持された入力側ディスク及び出力側ディスクと、これら入力側ディスクと出力側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する、互いに同心若しくは平行な４本以上で偶数本の枢軸と、これら各枢軸を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンの内側面から突出した変位軸と、これら各変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記入力側ディスクの内側面と出力側ディスクの内側面との間に挟持された、上記各トラニオンと同数のパワーローラと、これら各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙って変位させる、これら各トラニオンと同数のアクチュエータとを備える。
【００２６】
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機は、従来から知られているダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機と同様に、ケーシングと、このケーシングの内側に互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に且つ互いに同期した回転自在に支持された第一、第二外側ディスクと、その内側面を第一外側ディスクの内側面に対向させた状態でこれら第一、第二外側ディスクと同心に、且つこれら第一、第二外側ディスクとは独立した回転自在に支持された第一内側ディスクと、その内側面を第二外側ディスクの内側面に対向させた状態で上記第一内側ディスクと同心に、且つこの第一内側ディスクと同期した回転自在に支持された第二内側ディスクと、上記第一外側ディスクと第一内側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する、互いに同心若しくは平行な４本以上で偶数本の第一枢軸と、これら各第一枢軸を中心として揺動する複数の第一トラニオンと、これら各第一トラニオンの内側面から突出した第一変位軸と、これら各第一変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一外側ディスクの内側面と第一内側ディスクの内側面との間に挟持された複数個の第一パワーローラと、上記第二外側ディスクと第二内側ディスクとの間部分で、これら各ディスクの中心軸と交差する事はないが、この中心軸の方向に対して直角方向となる捻れの位置に存在する、互いに同心若しくは平行な４本以上で偶数本の第二枢軸と、これら各第二枢軸を中心として揺動する複数の第二トラニオンと、これら各第二トラニオンの内側面から突出した第二変位軸と、これら各第二変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第二外側ディスクの内側面と第二内側ディスクの内側面との間に挟持された複数個の第二パワーローラと、上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙って変位させる、これら各トラニオンと同数のアクチュエータとを備える。
【００２７】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各アクチュエータによる上記各枢軸の軸方向に亙る上記各トラニオンの変位を機械的に同期させる為、複数個の受片と揺動腕とから成る同期機構を設けている。
このうちの各受片は、互いに平行な１対の円輪部の周縁部の円周方向一部同士を部分円筒状の連結部により互いに連結すると共に、この連結部から外れた部分を開口部としたものである。
この様な上記各受片は、上記各トラニオンの端部にそれぞれの基端部を結合固定し、それぞれが上記各アクチュエータにより軸方向に変位させられて上記各トラニオンを上記各枢軸の軸方向に亙り変位させる駆動ロッドの先端部に、それぞれ固定している。
更に、上記揺動腕は、その中央部を固定の部分に、上記各ディスクの回転中心に対し平行に設けた第二の枢軸により枢支している。
そして、上記各受片と上記揺動腕とは、この揺動腕の端部両面で、これら各受片毎に１対ずつの円輪部に対向する部分にそれぞれ形成した各小突起の先端を、これら各円輪部の互いに対向する面に当接させる事により、揺動変位自在に係合している。
【００２８】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様の作用に基づき、入力側ディスクと出力側ディスクとの間、或は第一、第二両外側ディスクと第一、第二両内側ディスクとの間で回転力の伝達を行ない、更にトラニオンの傾斜角度を変える事により、これら両ディスクの回転速度比を変える。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、各アクチュエータによる各枢軸の軸方向に亙る上記各トラニオンの変位を機械的に同期させる為、素早い変速動作を行なった場合でも、これら各トラニオンの傾斜角度を厳密に一致させる事ができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜６は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の構造の特徴は、各第一トラニオン２７、２７及び各第二トラニオン２８、２８（図１４参照）の傾斜角度を確実に同期させる為の構造、並びに上記各第一トラニオン２７、２７の両端部に設けた第一枢軸２９、２９及び上記各第二トラニオン２８、２８の両端部に設けた第二枢軸３０、３０（図１４参照）をケーシング５に対し支持する部分の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１２〜１４に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００３０】
上記ケーシング５内の互いに対向する部分には１対のヨーク５８、５９を、このケーシング５に対し直接、互いに平行に結合固定している。これら各ヨーク５８、５９の四隅部で互いに整合する位置には、それぞれ円形の支持孔３１、３１を形成している。そして、これら各支持孔３１、３１の内側に上記各第一枢軸２９、２９を、それぞれボールスプライン６０、６０とラジアルニードル軸受６１、６１とにより、軸方向に亙る変位及び揺動自在に支持している。
【００３１】
このうちのボールスプライン６０、６０を構成するボールスプライン用外輪６２、６２は、上記各支持孔３１、３１の内側に、軸方向に亙る変位を制限した状態で内嵌支持している。これら各ボールスプライン用外輪６２、６２の内周面には複数本の外輪側ボールスプライン溝６３、６３を、それぞれ軸方向（図１〜２の上下方向）に亙って形成している。そして、この様な各ボールスプライン用外輪６２、６２の内径側に、上記各ラジアルニードル軸受６１、６１の外輪でもある、ボールスプライン用内輪６４、６４を、これら各ラジアルニードル軸受６１、６１と同心に配置している。これら各ボールスプライン用内輪６４、６４の外周面で上記各外輪側ボールスプライン溝６３、６３に対向する部分には、それぞれ内輪側ボールスプライン溝６５、６５を、それぞれ軸方向に亙って形成している。そして、これら各内輪側ボールスプライン溝６５、６５と上記各外輪側ボールスプライン溝６３、６３との間に、それぞれ複数個ずつのボール６６、６６を配置して、前記各ボールスプライン６０、６０を構成している。尚、上記各ボールスプライン用外輪６２は、皿板ばね９０等の弾性材により、がたつき防止を図っている。
【００３２】
又、上記各ボールスプライン用内輪６４、６４の内周面には、上記各ラジアルニードル軸受６１、６１の為の、円筒面状の外輪軌道６７、６７を設けている。そして、これら各外輪軌道６７、６７と、前記各第一トラニオン２７、２７の両端部に設けた第一枢軸２９、２９の外周面に形成した円筒面状の内輪軌道６８、６８との間に、それぞれ複数本ずつのニードル６９、６９を配置して、上記各ラジアルニードル軸受６１、６１を構成している。
【００３３】
又、上記各第一トラニオン２７、２７の両端部に設けた上記各第一枢軸２９、２９のうち、一端側にそれぞれの基端部（図１の上端部）を結合固定した駆動ロッド５１、５１は、前記ケーシング５内に固定したバルブボディー７０に形成した通孔７１、７１を貫通している。そして、上記各駆動ロッド５１、５１の先端部（図１の下端部）で、上記バルブボディー７０の外側面（図１の下面）から突出した部分に、図３に示す様な受片７２、７２を結合固定している。これら各受片７２、７２はそれぞれ、互いに平行な１対の円輪部７３ａ、７３ｂの周縁部の円周方向一部同士を、部分円筒状の連結部７４により互いに連結して成るもので、この連結部７４から外れた部分を開口部７５としている。又、上記各円輪部７３ａ、７３ｂのうち、一方（図１、３の上方）の円輪部７３ａの内径は比較的小さくして、上記駆動ロッド５１の端部に形成した雄ねじ部のみを挿通自在としている。これに対して、他方（図１、３の下方）の円輪部７３ｂの内径は比較的大径として、上記雄ねじ部に螺合するナット７６及びこのナット７６を緊締する為の工具を挿通自在としている。
【００３４】
又、上記バルブボディー７０の外側面に固定した取付基板７７、７７に、それぞれが第二の枢軸７８、７８を有する枢支ブラケット７９、７９を設けている。これら第二の枢軸７８、７８は、第一、第二の入力側ディスク１７、１８及び第一、第二の出力側ディスク２０、２１（図１２参照）の回転中心に対し平行で、第一、第二キャビティ３４、３５（図１２参照）の側方に対向する位置に設けている。そして、上記各第二の枢軸７８、７８は、図４に示す様な全体を略四角枠状に形成した揺動腕８０の長さ方向（図４の上下方向）両端部の幅方向（図４の左右方向）中央部を、揺動自在に枢支している。従って、上記揺動腕８０の幅方向両端部は、前記各駆動ロッド５１、５１の軸方向に関して互いに逆方向に同じ距離だけ変位する。
【００３５】
そして、上記揺動腕８０の幅方向両端部の長さ方向両端部を、前記各受片７２、７２を構成する１対の円輪部７３ａ、７３ｂ同士の間の開口部７５に、上記各第二の枢軸７８、７８を中心とする揺動変位に拘らず、がたつきなく係合させている。この為に本例の場合には、上記揺動腕８０の幅方向両端部の長さ方向両端部の両面で、上記各円輪部７３ａ、７３ｂに対向する部分に、それぞれ小突起８１、８１を形成し、これら各小突起８１、８１の先端を、上記各円輪部７３ａ、７３ｂの互いに対向する面に当接させている。従って、上記各受片７２、７２及び前記駆動ロッド５１、５１を介してこれら各受片７２、７２と結合固定された第一、第二各トラニオン２７、２８の、第一、第二各枢軸２９、３０の軸方向に亙る変位は、機械的に厳密に同期する。尚、何れかのトラニオン又は何れかのトラニオンに結合固定した駆動ロッドにプリセスカムを固定し、このプリセスカムによって、駆動シリンダ５３、５３への圧油の給排を行わせるコントロールバルブを動かす、フィードバック制御を行なう様にしている。
【００３６】
更に、本例の場合には、上記第一、第二各トラニオン２７、２８同士を、歯車伝達機構８２により結合している。この歯車伝達機構８２を設ける為、一方（図１の下方）のヨーク５９に、凹部８４を設けている。従って、このヨーク５９とシリンダケース８５とを重ね合わせた状態で、これら両部材５９、８５同士の間には、上記歯車伝達機構８２を収納する為の空間８９が形成される。この空間８９内に収納される上記歯車伝達機構８２は、互いに同形で且つ同じ歯数を有する１対のピニオン８３、８３と、両端縁に互いに同ピッチの歯を形成した４個のラック８７ａ、８７ｂとから成る。このうちの各ピニオン８３、８３は、それぞれ上記第一、第二各トラニオン２７、２８の端部に設けた第一、第二各枢軸２９、３０の先端部に形成した非円筒部に外嵌固定している。従って、上記第一、第二トラニオン２７、２８は、上記各ピニオン８３、８３と同期して回転する。尚、変速比を変える際に上記第一、第二各トラニオン２７、２８は、それぞれ上記第一、第二各枢軸２９、３０の軸方向に変位する。従って、上記各ピニオン８３、８３とラック８７ａ、８７ｂとの噛合部に適度の（上記傾斜角度を一致させる事に就いて問題を生じない程度の）バックラッシュを設けて、上記各ピニオン８３、８３とラック８７ａ、８７ｂとの相対変位を可能にする。
【００３７】
又、上記ラック８７ａ、８７ｂは、入力軸１ａの軸方向（図１の表裏方向或は左右方向、図６の左右方向或は上下方向）に亙る変位のみを自在として、上記空間８９内に支持している。この為に図示の例では、上記ラック８７ａ、８７ｂをヨーク５９に対して、それぞれ１対ずつの直動式の転がり軸受（リニアベアリング）８８、８８により、平行移動自在に支持している。従って、上記ラック８７ａ、８７ｂは、傾斜したりする事なく、軽い力で円滑に変位自在である。又、上記ラック８７ａ、８７ｂに、変位方向に対し直角方向の力が加わった場合には、このラック８７ａ、８７ｂに付設した１対の転がり軸受８８、８８のうちの何れか一方の転がり軸受８８が上記力を支承し、上記ラック８７ａ、８７ｂの円滑な変位を補償する。
【００３８】
それぞれを上述の様に支持したピニオン８３、８３とラック８７ａ、８７ｂとは、これら各ピニオン８３、８３の外周縁に形成した歯とラック８７ａ、８７ｂの両側縁に形成した歯とを互いに噛合させた状態に組み合わせて、上記歯車伝達機構８２を構成する。この歯車伝達機構８２は、バックラッシュを極力抑えると共に、上記各ピニオン８３、８３のピッチ円直径を或る程度（他の部材との干渉防止を図れる範囲内で）大きくしたものとしている。従って、これら各ピニオン８３、８３を固定した第一、第二各トラニオン２７、２８、並びにこれら第一、第二トラニオン２７、２８に支持した第一、第二各パワーローラ４５、４６の傾斜角度を互いに一致させる事ができる。
【００３９】
以上に述べた通り、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、上記第一、第二各トラニオン２７、２８の、第一、第二各枢軸２９、３０の軸方向に亙る変位を、前記揺動腕８０により機械的に且つ厳密に同期させている。従って、変速操作時に上記第一、第二各トラニオン２７、２８の変位量を、迅速に且つ厳密に一致させて、変速動作時に第一、第二両入力側ディスク１７、１８及び第一、第二両出力側ディスク２０、２１の内側面２ａ、４ａ（図１２参照）と第一、第二各パワーローラ４５、４６の周面９ａ、９ａ（図１、１３、１４参照）との当接部に発生する滑りを抑える事ができる。
【００４０】
この点に就いて、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を示す図８〜９により説明する。実験は、図７に示す様な、各キャビティ毎に１対ずつのパワーローラを有するダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を使用して行なった。実験では、押圧装置１０に近いフロント右側（ＦＲ）、同じく左側（ＦＬ）、押圧装置から遠いリヤ右側（ＲＲ）、同じく左側（ＲＬ）の、合計４個のパワーローラ４５、４６を支持している４個のトラニオン２７、２８のそれぞれに就いて、変速動作時に、駆動シリンダ内に所定の圧油を導入してからの、上記各トラニオン２７、２８の軸方向変位と揺動角度とを、経過時間と共に測定した。図８は、本発明のトロイダル型無段変速機の場合を示しており、（Ａ）は各トラニオンの軸方向変位量を、（Ｂ）は同じく揺動角度を、それぞれ示している。又、図９は、油圧調整のみでトラニオンの変位を調整する場合を示しており、（Ａ）は各トラニオンの軸方向変位量を、（Ｂ）は同じく揺動角度を、それぞれ示している。この様な実験の結果を示す図８〜９から明らかな通り、本発明によれば、迅速な変速動作を行なっても、各トラニオンの変位を確実に同期させる事ができる。
【００４１】
更に、本例のトロイダル型無段変速機の場合には、第一、第二両支持手段を構成する部材である前記各ヨーク５８、５９を、前記ケーシング５の内面に直接支持固定している。この為、前述した従来構造で必要としていた支持ポスト３３ａ、３３ｂ（図１３〜１４）が不要になり、部品点数の低減による、部品製作、部品管理、組立作業の簡略化を図ると同時に、高さ寸法を小さくして、耐久性を確保しつつ、小型・軽量化を図れる。
【００４２】
又、上記各第一枢軸２９、２９とヨーク５８、５９との間に、ボールスプライン６０とラジアルニードル軸受６１とを設けているので、これら各ヨーク５８、５９に対する前記第一、第二各トラニオン２７、２８の変位を、円滑且つ正確に行なえる。即ち、前述の説明から明らかな通り、トロイダル型無段変速機の変速動作時に、上記第一、第二各トラニオン２７、２８は、前記第一、第二各枢軸２９、３０の軸方向に変位し、この軸方向変位に基づいてこれら第一、第二各枢軸２９、３０を中心に揺動変位する。本例の場合、これら各変位のうちの軸方向変位を、上記ボールスプライン６０により、揺動変位をラジアルニードル軸受６１により、それぞれ円滑に行なわせて、これら各変位に基づく、上記トロイダル型無段変速機の変速動作を、迅速且つ正確に行なわせる事ができる。
【００４３】
更に、図示の例の様に、歯車伝達機構８２を設けている為、前述の駆動シリンダ５３、５３への油圧供給回路が故障した場合でも、第一、第二各パワーローラ４５、４６の傾斜角度を互いに一致させる事ができる。この為、故障時にも、これら第一、第二各パワーローラ４５、４６の周面９ａ、９ａと各ディスク１７、１８、２０、２１の内側面２ａ、４ａとの当接部で著しい滑りが発生するのを防止して、トロイダル型無段変速機が損傷するのを防止できる。尚、本発明を実施する場合に、各トラニオン同士の傾斜角度を一致させる為の機構は、上記歯車伝達機構８２に限らず、前述の図１５〜１６に示した様な、ケーブルによるものであっても良い。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、耐久性を確保しつつ、迅速な変速動作を行なわせる事が可能になり、スポーツカーを中心とする高性能車への搭載の可能性を広げる等、トロイダル型無段変速機の実用化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、図１１のＡ−Ａ断面に相当する図。
【図２】図１のＢ部拡大図。
【図３】受片の斜視図。
【図４】駆動ロッドの軸方向変位を同期させる為の機構を示す、図１の下方から見た図。
【図５】図１のＣ矢視図。
【図６】歯車伝達機構を取り出して図１の下方から見た図。
【図７】本発明の効果を確認する為の行なった実験の測定部位を説明する為の、トロイダル型無段変速機の略平面図。
【図８】本発明のトロイダル型無段変速機を構成する各トラニオンの変位状態を示す線図。
【図９】従来のトロイダル型無段変速機を構成する各トラニオンの変位状態を示す線図。
【図１０】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図１１】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図１２】従来の具体的構造の１例を示す断面図。
【図１３】図１１のＡ−Ａ断面図。
【図１４】同Ｄ−Ｄ断面図。
【図１５】従来から知られた、ケーブルによりトラニオンの傾斜角度を一致させる機構の第１例を示す断面図。
【図１６】同第２例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ  入力軸
２    入力側ディスク
２ａ  内側面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  内側面
５    ケーシング
６    枢軸
７    トラニオン
８    変位軸
９    パワーローラ
９ａ  周面
１０    押圧装置
１１    カム板
１２    保持器
１３    ローラ
１４    カム面
１５    カム面
１６    伝達軸
１７    第一入力側ディスク
１８    第二入力側ディスク
１９    ボールスプライン
２０    第一出力側ディスク
２１    第二出力側ディスク
２２    スリーブ
２３    出力歯車
２４    支持壁
２５    転がり軸受
２６ａ、２６ｂ  ヨーク
２７    第一トラニオン
２８    第二トラニオン
２９    第一枢軸
３０    第二枢軸
３１    支持孔
３２  係止孔
３３ａ、３３ｂ  支持ポスト
３４    第一キャビティ
３５    第二キャビティ
３６    ラジアルニードル軸受
３７    外輪
３８    ニードル
３９    円孔
４０    第一変位軸
４１    第二変位軸
４２    支持軸部
４３    枢支軸部
４４    ラジアルニードル軸受
４５    第一パワーローラ
４６    第二パワーローラ
４７    ラジアルニードル軸受
４８    スラスト玉軸受
４９    スラスト軸受
５０    外輪
５１    駆動ロッド
５２    駆動ピストン
５３    駆動シリンダ
５４    プーリ
５５、５５ａ、５５ｂ  ケーブル
５６    止め具
５７    滑り板
５８    ヨーク
５９    ヨーク
６０    ボールスプライン
６１    ラジアルニードル軸受
６２    ボールスプライン用外輪
６３    外輪側ボールスプライン溝
６４    ボールスプライン用内輪
６５    内輪側ボールスプライン溝
６６    ボール
６７    外輪軌道
６８    内輪軌道
６９    ニードル
７０    バルブボディー
７１    通孔
７２    受片
７３ａ、７３ｂ  円輪部
７４    連結部
７５    開口部
７６    ナット
７７    取付基板
７８    第二の枢軸
７９    枢支ブラケット
８０    揺動腕
８１    小突起
８２    歯車伝達機構
８３    ピニオン
８４    凹部
８５    シリンダケース
８６    空間
８７ａ、８７ｂ  ラック
８８    転がり軸受
８９    空間
９０    皿板ばね
【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】
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【図１６】
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