JP3498906B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
トロイダル型無段変速機Info
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Description
るトロイダル型無段変速機の技術分野に属する。
運転のしやすさ及び燃費向上の期待もあって近年研究開
発が進められている。そのなかで、油膜のせん断によっ
て動力を伝達するトラクションドライブ式トロイダル型
無段変速機(以下、トロイダル型CVT)が知られてい
る。
ルトロイダル型とハーフトロイダル型に分類できる。両
型のうち、フルトロイダル型CVTでは、パワーローラ
にスラスト力がかからない。一方、ハーフトロイダル型
CVTでは、パワーローラにスラスト力がかかり、この
力を受けるためにベアリングを必要とする。このベアリ
ング性能が効率に大きな影響を及ぼす。しかしながら、
ハーフトロイダル型CVTは、ディスクとパワーローラ
との2つの接触点に引いた接線が交点を持ち、その交点
の軌跡が全変速範囲において回転軸の近傍にあることか
ら、スピン損失がフルトロイダル型CVTに比べて小さ
く、これらの得失を考えてハーフトロイダル型CVTが
選択され、実用化に至っている。
は、パワーローラ支持部材(以下、トラニオンという)
にパワーローラ回転軸とディスク回転軸に垂直な方向に
僅かな変位を与えることによってサイドスリップ力を発
生し、傾転力を得る機構になっている。
ディスクに結合される入力軸部材と、出力ディスクに結
合される出力軸部材と、両軸部材をそれぞれ変速機ケー
スに支持する入力軸受と出力軸受とを備えた軸支持構造
としては、例えば、特開平09−004688号公報に
記載に記載のものが知られている。
ンジンからの回転駆動力を入力する入力ディスクと、該
入力ディスクに対向配置される出力ディスクと、これら
入出力ディスクの対向面にそれぞれ形成されたトロイド
状の溝に挟持されるパワーローラと、入出力ディスクを
入力に応じた力で軸方向に押圧するローディングカム
と、エンジンからの動力を、ローディングカムを介し、
入力ディスクに伝達する入力軸と、パワーローラから伝
達される動力を、出力ディスクを介して伝達する出力ギ
ヤと、入力軸及び出力ギヤを、それぞれ変速機ケースに
回転可能に支持する入力軸受及び出力軸受とを備えたト
ロイダル型無段変速機が記載されている。
トロイダル型無段変速機のベアリング潤滑構造にあって
は、入力軸受及び出力軸受として、接触角αが45°未
満の主としてラジアル荷重を受けるようにした円すいこ
ろ軸受を用いているため、軸受に作用するスラスト荷重
とラジアル荷重を共に受けながら、転がり疲労寿命を満
足させるには軸受を大型化せざるを得ず、変速機全体が
大型化してしまうという問題がある。
ィングカムでのカム発生力により入出力ディスクに働く
スラスト荷重と、出力ギヤでのギヤかみ合い力によるラ
ジアル荷重を受けるが、ローディングカムでのカム発生
力は、ディスクとパワーローラ間で動力を摩擦伝達させ
るものであるため非常に大きく、スラスト荷重はラジア
ル荷重の10倍以上である。
外輪接触角が45°以上であるスラスト円すいころ軸受
を用いるのが妥当である。つまり、外輪ところの接触部
に働く荷重Fcは、スラスト荷重をFa、ラジアル荷重
をFr、外輪接触角をαとすると、 Fc=Fc1+Fc2=Fa/sinα+Fr/cosα …(1) となる(図8参照)。この場合、Fa≫Frであるた
め、外輪接触角αを大きくした方がFcは小さくなり、
転がり疲労寿命を向上させることができる。
と、ラジアル荷重Frに対するFcの増加率が高くなる
ため、ラジアル方向の剛性が低下する。従って、ギヤに
よるかみ合い荷重が負荷されると、その荷重が小さくて
も内輪が外輪に対して大きく偏心し、パワーローラに対
する入出力ディスクの位置がずれるため、変速制御性が
悪化する。
として、接触角が45°未満であるラジアル円すいころ
軸受を用いていたが、前述のように、大きなスラスト荷
重Faが増幅されてさらに大きなFcとなり、転がり疲
労寿命を満足させるには必然的に軸受を大型化せざるを
得ない。
疲労寿命を満足させながら、入出力軸受の小型化と高い
変速制御性との両立を達成することができるトロイダル
型無段変速機を提供することにある。
は、エンジンからの回転駆動力を入力する入力ディスク
と、該入力ディスクに対向配置される出力ディスクと、
これら入出力ディスクの対向面にそれぞれ形成されたト
ロイド状の溝に挟持されるパワーローラと、前記入出力
ディスクを入力に応じた力で軸方向に押圧する押圧部材
と、エンジンからの動力を、押圧部材を介し、入力ディ
スクに伝達する入力軸部材と、パワーローラから伝達さ
れる動力を、出力ディスクを介して伝達する出力軸部材
と、前記入力軸部材及び前記出力軸部材を、それぞれ変
速機ケースに回転可能に支持する入力軸受及び出力軸受
と、を備えたトロイダル型無段変速機において、前記入
力軸受及び出力軸受を、外輪接触角が45°以上でスラ
スト荷重を受ける円すいころ軸受と、該円すいころ軸受
とは並列配置でラジアル荷重を受けるラジアル軸受とに
よる一対の軸受によりそれぞれ構成すると共に、前記円
すいころ軸受とラジアル軸受とは軸方向に対しオーバラ
ップ配置としたことを特徴とする。
トロイダル型無段変速機において、前記円すいころ軸受
の外輪接触角を90°としたことを特徴とする。
請求項2記載のトロイダル型無段変速機において、前記
入力軸部材のフランジ部を、入力軸受側円すいころ軸受
の内輪とし、入力軸部材の軸部を入力軸受側ラジアル軸
受の内輪とし、前記出力軸部材の側面を、出力軸受側円
すいころ軸受の内輪とし、出力軸部材の軸部を出力軸受
側ラジアル軸受の内輪としたことを特徴とする。
請求項3記載のトロイダル型無段変速機において、前記
入力軸部材の軸心油路から円すいころ軸受とラジアル軸
受の両方に潤滑油を供給する油路を、ラジアル軸受の内
輪側に設けたことを特徴とする。
請求項4記載のトロイダル型無段変速機において、前記
ラジアル軸受を、接触角を持つ軸受としたことを特徴と
する。
は、入力軸部材及び前記出力軸部材を、それぞれ変速機
ケースに回転可能に支持する入力軸受及び出力軸受に
は、押圧部材での発生力により入出力ディスクに働くス
ラスト荷重が作用すると共に、出力軸部材での発生力に
よるラジアル荷重が作用する。このスラスト荷重に対し
ては、外輪接触角が45°以上の円すいころ軸受により
荷重が受けられ、ラジアル荷重に対しては、円すいころ
軸受とは並列配置のラジアル軸受により荷重が受けられ
る。すなわち、押圧部材での発生力は、入出力ディスク
とパワーローラ間で動力を摩擦伝達させるものであるた
め非常に大きく、スラスト荷重は、出力軸部材での発生
力によるラジアル荷重より遙かに大きくなるが、スラス
ト荷重は円すいころ軸受で受け、ラジアル荷重はラジア
ル軸受で受けるというように、入出力軸受を構成する2
つの軸受にて分担される。つまり、スラスト荷重に対
し、外輪接触角が45°以上である円すいころ軸受によ
り受けることで、円すいころ軸受の外輪接触角を大きく
するほどスラスト荷重に対するころ接触部に働く荷重の
増加率が低く抑えられることになる。従って、円すいこ
ろ軸受の軸方向長さを短くしながらも転がり疲労寿命を
満足させることができる。また、ラジアル荷重に対して
は、新たに追加されたラジアル軸受により受けること
で、円すいころ軸受の外輪接触角を大きくしラジアル荷
重に対するころ接触部に働く荷重の増加率が高くなって
も、ラジアル方向の剛性が低下することがない。従っ
て、出力軸部材での発生力によるラジアル荷重が作用し
ても、入出力軸受の内輪と外輪との偏心が抑えられ、パ
ワーローラに対する入出力ディスクの位置が変化するこ
とがないため、良好な変速制御性が確保される。さら
に、円すいころ軸受とラジアル軸受とは、軸方向に対し
オーバラップ配置としたため、円すいころ軸受の軸方向
長さを短くできる分、入出力軸受を従来の入出力軸受と
比較して小型化することができる。よって、入力軸受及
び出力軸受を、外輪接触角が45°以上でスラスト荷重
を受ける円すいころ軸受と、該円すいころ軸受とは並列
配置でラジアル荷重を受けるラジアル軸受とによる一対
の軸受によりそれぞれ構成すると共に、前記円すいころ
軸受とラジアル軸受とは軸方向に対しオーバラップ配置
としたため、転がり疲労寿命を満足させながら、入出力
軸受の小型化と高い変速制御性との両立を達成すること
ができる。
ろ軸受の外輪接触角が90°とされる。すなわち、外輪
接触角が90°であるため、スラスト荷重に対するころ
接触部に働く荷重の増加率が無く1:1の関係になり、
また、円すいころ軸受の円すいころは、外輪との接触が
保たれる範囲の径方向ストロークが許容される。よっ
て、円すいころ軸受の軸方向長さを最短にすることがで
きると共に、加工誤差により円すいころ軸受の内外輪と
ラジアル軸受が偏心していても、円すいころ軸受の外輪
にラジアル荷重が作用することがなく、ころ接触部に働
く荷重を小さく抑えることができる。
材のフランジ部が、入力軸受側円すいころ軸受の内輪と
され、入力軸部材の軸部が入力軸受側ラジアル軸受の内
輪とされ、出力軸部材の側面が、出力軸受側円すいころ
軸受の内輪とされ、出力軸部材の軸部が出力軸受側ラジ
アル軸受の内輪とされる。すなわち、円すいころ軸受及
びラジアル軸受の内輪を、入力軸部材または出力軸部材
と一体化することになる。よって、入出力軸受の部品点
数の削減、及び、入出力軸受の小型化を達成することが
できる。
材の軸心油路から円すいころ軸受とラジアル軸受の両方
に潤滑油を供給する油路が、ラジアル軸受の内輪側に設
けられる。よって、円すいころ軸受とラジアル軸受とに
それぞれ潤滑油路を設ける必要がなく、油路数の低減に
より油路構造の簡略化を図ることができる。
軸受が、接触角を持つ軸受とされる。よって、ラジアル
軸受に予圧を与えることが可能となり、ラジアル軸受の
内外輪及び転動体に隙間が発生せず、ラジアルガタを無
くすことができる。
請求項1に記載の発明に対応するトロイダル型無段変速
機である。
速機を示す断面図であり、入力軸1(入力軸部材)に結
合された入力ディスク2と、出力ギヤ3(出力軸部材)
に結合された出力ディスク4と、これら入出力ディスク
2,4の対向面にそれぞれ形成されたトロイド状の溝に
挟持されたパワーローラ5とを備えている。
回転駆動力がトルクコンバータ及び前後進切換機構を介
して入力され、この入力軸1と入力ディスク2とは、入
力フランジ6,カムフランジ7及びローディングカム8
を介して結合されていて、入力ディスク2は、ローディ
ングカム8(押圧部材)により入力トルクに応じた力で
軸方向に押圧される。尚、前記入力フランジ6は、変速
機ケース9に対しニードルベアリング10を介して回転
自在に支持されている。
機構を介して駆動輪へ回転駆動力が伝達されるもので、
この出力ギヤ3と出力ディスク4とは、スプライン結合
部11により一体に結合されている。
トンにより傾転軸方向へのオフセット量が制御されるト
ラニオン12に対しピボットシャフト13を介して支持
されていて、前記ピボットシャフト13は、相互に偏心
した両端部のうち、一端部にパワーローラ5を回転自在
に支持し、他端部にトラニオン12を回転自在に支持す
ると共に、他端部周りにパワーローラ5を揺動可能に支
持している。そして、パワーローラ5の背面5aとトラ
ニオン12のパワーローラ収納凹部12aとの間にはパ
ワーローラ5に作用するスラスト力を受けるニードルベ
アリング14が介装されている。
ース9との間には、入力軸1を変速機ケース9に対し回
転自在に支持する入力軸受15が設けられ、また、前記
出力ギヤ3と変速機ケース9との間には、出力ギヤ3を
変速機ケース9に対し回転自在に支持する出力軸受16
が設けられている。
定される内輪15aと、変速機ケース9に固定される外
輪15bと、内輪15aと外輪15bとの間に介装され
る円すいころ15cと、内輪15aと外輪15bとの間
に介装されるニードル15dと、該ニードル15dを保
持する保持器15eとを有し、内外輪15a,15bと
円すいころ15cにより円すいころ軸受が構成され、内
外輪15a,15bとニードル15dと保持器15eに
よりラジアル軸受が構成されている。すなわち、入力軸
受15は、外輪接触角αが45°以上でスラスト荷重を
受ける円すいころ軸受と、該円すいころ軸受とは並列配
置でラジアル荷重を受けるラジアル軸受による一対の軸
受により構成され、この一対の軸受は内輪15aと外輪
15bを共用している。
aに固定される内輪16aと、変速機ケース9に固定さ
れる外輪16bと、内輪16aと外輪16bとの間に介
装される円すいころ16cと、内輪16aと外輪16b
との間に介装されるニードル16dと、該ニードル16
dを保持する保持器16eとを有し、内外輪16a,1
6bと円すいころ16cにより円すいころ軸受が構成さ
れ、内外輪16a,16bとニードル16dと保持器1
6eによりラジアル軸受が構成されている。すなわち、
出力軸受16は、外輪接触角αが45°以上でスラスト
荷重を受ける円すいころ軸受と、該円すいころ軸受とは
並列配置でラジアル荷重を受けるラジアル軸受による一
対の軸受により構成され、この一対の軸受は内輪16a
と外輪16bを共用している。
は、パワーローラ5を傾転させることによって入力軸1
と出力ギヤ3との回転比である変速比を変える。つま
り、図外のサーボピストンの作動によってトラニオン1
2を傾転軸方向に僅かに変位させると、パワーローラ5
の回転中心が、入力ディスク2と出力ディスク4の回転
中心に対してオフセットする。このオフセットにより入
出力ディスク2,4に接触するパワーローラ5でサイド
スリップ力が発生し、傾転角が変化、つまり、パワーロ
ーラ5の入出力ディスク2,4に対する接触位置が変化
して変速比を変える。
1及び出力ギヤ3を、それぞれ変速機ケース9に回転可
能に支持する入力軸受15及び出力軸受16には、ロー
ディングカム8での発生力により入出力ディスク2,4
に働くスラスト荷重Faが作用すると共に、出力ギヤ3
でのギヤかみ合い力によるラジアル荷重Frが作用す
る。
触角が45°以上の円すいころ15c,16cを有する
円すいころ軸受により荷重が受けられ、ラジアル荷重F
rに対しては、円すいころ軸受とは並列配置のニードル
15d,16dを有するラジアル軸受により荷重が受け
られる。
は、入出力ディスク2,4とパワーローラ5間で動力を
摩擦伝達させるものであるため非常に大きく、スラスト
荷重Faは、出力ギヤ3でのギヤかみ合い力によるラジ
アル荷重Frより遙かに大きくなるが、スラスト荷重F
aは円すいころ軸受で受け、ラジアル荷重Frはラジア
ル軸受で受けるというように、入出力軸受15,16を
構成する2つの軸受にて分担される。
触角αが45°以上である円すいころ軸受により受ける
ことで、円すいころ軸受の外輪接触角αを大きくするほ
どスラスト荷重Faに対するころ接触部に働く荷重Fc
の増加率が低く抑えられることになる。従って、外輪接
触角αが45°以上としたことで、円すいころ軸受の軸
方向長さを外輪接触角αが45°未満の従来のラジアル
円すいころ軸受に比べて短くしながらも、ころ接触部に
働く荷重Fcの最大値を抑えることで、転がり疲労寿命
を満足させることができる。
に追加されたラジアル軸受により受けることで、円すい
ころ軸受の外輪接触角αを45°以上の大きな角度とす
ることで、ラジアル荷重Frに対するころ接触部に働く
荷重Fcの増加率が高くなっても、ラジアル方向の剛性
が低下することがない。従って、出力ギヤ3でのギヤか
み合い力によるラジアル荷重Frが作用しても、入出力
軸受15,16の内輪15a,16aと外輪15b,1
6bとの偏心が抑えられ、パワーローラ5に対する入出
力ディスク2,4の位置が変化することがないため、良
好な変速制御性が確保される。
ろ軸受とラジアル軸受とは、図1に示すように、軸方向
に対しオーバラップ配置とすることができることから、
円すいころ軸受の軸方向長さを短くできる分、入出力軸
受15,16を従来の入出力軸受と比較して小型化する
ことができる。
輪接触角αが45°以上でスラスト荷重を受ける円すい
ころ15c,16cを有する円すいころ軸受と、該円す
いころ軸受とは並列配置でラジアル荷重を受けるニード
ル15d,16dを有するラジアル軸受とによる一対の
軸受によりそれぞれ構成したため、転がり疲労寿命を満
足させながら、入出力軸受15,16の小型化と高い変
速制御性との両立を達成することができる。
1,2に記載の発明に対応するトロイダル型無段変速機
である。
に、円すいころ15c,16cを有する円すいころ軸受
の外輪接触角αを90°とした例である。なお、他の構
成は、図1に示す実施の形態1と同様であるので、対応
する構成に同一符号を付して説明を省略する。
め、スラスト荷重Faに対するころ接触部に働く荷重F
cの増加率が無く1:1の関係になり(Fa=Fc)、
また、円すいころ軸受の円すいころ15c,16cは、
外輪15a,16aとの接触が保たれる範囲の径方向ス
トロークが許容される。
(1)の効果に加え、下記の効果が得られる。 (2) 円すいころ15c,16cを有する円すいころ軸受
の外輪接触角αを90°としたため、円すいころ軸受の
軸方向長さを最短にすることができると共に、加工誤差
により円すいころ軸受の内外輪15a,15bとラジア
ル軸受、または/及び、内外輪16a,16bとラジア
ル軸受が偏心していても、外輪15a,16aに対し円
すいころ15c,16cの径方向ストロークが許容され
ることで、円すいころ軸受の外輪15a,16aにラジ
アル荷重が作用することがなく、ころ接触部に働く荷重
Fcを小さく抑えることができる。
1,2,3,4に記載の発明に対応するトロイダル型無
段変速機である。
に、入力軸1のフランジ部1aを、入力軸受15の円す
いころ軸受の内輪とし、入力軸1の軸部1bを入力軸受
15のラジアル軸受の内輪とし、出力ギヤ3の側面3a
を、出力軸受16の円すいころ軸受の内輪とし、出力ギ
ヤ3の軸部3bを出力軸受16のラジアル軸受の内輪と
している。すなわち、円すいころ軸受及びラジアル軸受
の内輪を、入力軸1または出力ギヤ3と一体化した構成
を採っている。
油路17から入力軸受15の円すいころ軸受とラジアル
軸受の両方に潤滑油を供給する径方向油路18を、入力
軸1の軸部1bに設け、入力軸1の軸心油路17から出
力軸受16の円すいころ軸受とラジアル軸受の両方に潤
滑油を供給する径方向油路19,20を、入力軸1の軸
部1bと出力ギヤ3の軸部3bに設けている。さらに、
円すいころ軸受を経過した油を円すいころの鍔部に供給
するために、外輪15b,16bと変速機ケース9に排
出油路21,22を設けている。
2と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して
説明を省略する。
(1),(2)の効果に加え、下記の効果が得られる。 (3) 円すいころ軸受及びラジアル軸受の内輪を、入力軸
1または出力ギヤ3と一体化し、実施の形態1,2に比
べ内輪15a,16aを省略した構成としたため、入出
力軸受15,16の部品点数の削減、及び、入出力軸受
15,16のより小型化を達成することができる。 (4) 入力軸1の軸心油路17から入出力軸受15,16
の円すいころ軸受とラジアル軸受の両方に潤滑油を供給
する径方向油路18,19,20を、ラジアル軸受の内
輪側に設けたため、円すいころ軸受とラジアル軸受とに
それぞれ潤滑油路を設ける必要がなく、油路数の低減に
より油路構造の簡略化を図ることができる。
1,2,3,4に記載の発明に対応するトロイダル型無
段変速機である。
に、入力軸1の軸心油路17から入出力軸受15,16
の円すいころ軸受とラジアル軸受の両方に潤滑油を供給
する径方向油路23のみを、入力軸1の軸部1bに設け
た例である。
3と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して
説明を省略する。
態3に比べ、油路数の低減により油路構造の簡略化を図
ることができる。
1,2,3,4,5に記載の発明に対応するトロイダル
型無段変速機である。
に、ラジアル軸受の転動体をボール15f,16fと
し、内外輪の軌道に対し接触角を持つ軸受としている。
4と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して
説明を省略する。
(1)〜(4)の効果に加え、下記の効果が得られる。 (5) ラジアル軸受の転動体を、内外輪の軌道に対し接触
角を持つ軸受としたため、ラジアル軸受に予圧を与える
ことが可能となり、ラジアル軸受の内外輪及びボール1
5f,16fに隙間が発生せず、ラジアルガタを無くす
ことができる。
1,2,4に記載の発明に対応するトロイダル型無段変
速機である。
に、ラジアル軸受として、入力軸1の軸部1bと外輪1
5bとの間に滑り軸受15gを設け、出力ギヤ3の軸部
3bと外輪16bとの間に滑り軸受16gを設けた例で
ある。
3と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して
説明を省略する。
ル軸受として用いた滑り軸受15g,16gは転がり軸
受と比較して一般的に安価であるため、コストを低減で
きる。
6について説明してきたが、本願発明の要旨を逸脱しな
い範囲の設計変更等があっても、本願発明に含まれる。
れぞれが軸方向に対しオーバラップ配置される一対のス
ラスト円すいころ軸受とラジアル軸受により構成されて
いれば、具体的な構成は、実施の形態1〜6に限られる
ことはない。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
ある。
明するベクトル図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 エンジンからの回転駆動力を入力する入
力ディスクと、該入力ディスクに対向配置される出力デ
ィスクと、 これら入出力ディスクの対向面にそれぞれ形成されたト
ロイド状の溝に挟持されるパワーローラと、 前記入出力ディスクを入力に応じた力で軸方向に押圧す
る押圧部材と、 エンジンからの動力を、押圧部材を介し、入力ディスク
に伝達する入力軸部材と、 パワーローラから伝達される動力を、出力ディスクを介
して伝達する出力軸部材と、 前記入力軸部材及び前記出力軸部材を、それぞれ変速機
ケースに回転可能に支持する入力軸受及び出力軸受と、
を備えたトロイダル型無段変速機において、 前記入力軸受及び出力軸受を、外輪接触角が45°以上
でスラスト荷重を受ける円すいころ軸受と、該円すいこ
ろ軸受とは並列配置でラジアル荷重を受けるラジアル軸
受とによる一対の軸受によりそれぞれ構成すると共に、
前記円すいころ軸受とラジアル軸受とは軸方向に対しオ
ーバラップ配置としたことを特徴とするトロイダル型無
段変速機。 - 【請求項2】 請求項1記載のトロイダル型無段変速機
において、 前記円すいころ軸受の外輪接触角を90°としたことを
特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のトロイダ
ル型無段変速機において、 前記入力軸部材のフランジ部を、入力軸受側円すいころ
軸受の内輪とし、入力軸部材の軸部を入力軸受側ラジア
ル軸受の内輪とし、前記出力軸部材の側面を、出力軸受
側円すいころ軸受の内輪とし、出力軸部材の軸部を出力
軸受側ラジアル軸受の内輪としたことを特徴とするトロ
イダル型無段変速機。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3記載のトロイダ
ル型無段変速機において、 前記入力軸部材の軸心油路から円すいころ軸受とラジア
ル軸受の両方に潤滑油を供給する油路を、ラジアル軸受
の内輪側に設けたことを特徴とするトロイダル型無段変
速機。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4記載のトロイダ
ル型無段変速機において、 前記ラジアル軸受を、接触角を持つ軸受としたことを特
徴とするトロイダル型無段変速機。
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- 2000-05-12 JP JP2000139569A patent/JP3498906B2/ja not_active Expired - Fee Related
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